Đồ án môn học "Thiết kế nhà máy điện"

Chia sẻ: nvluanthanh

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có năng lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối, …...

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Đồ án môn học "Thiết kế nhà máy điện"

Đồ án môn học
Đề tài: Thiết kế Nhà máy điện




--- 1 ---
LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng, theo cách nhìn tổng quát là rất rộng lớn, là vô tận. Tuy nhiên, nguồn
năng lượng mà con người có thể khai thác phổ biến hiện nay đang ngày càng trở
nên khan hiếm và trở thành vấn đề cấp bách của toàn Thế giới. Đó là bởi vì để có
năng lượng hữu ích dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp cần phải trải qua
nhiều công đoạn như khai thác, chế biến, vận chuyển, phân phối,… Các công đoạn
này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật cũng như các ràng buộc xã hội khác.
Hiệu suất biến đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng nói
chung là còn thấp.Vì vậy đề ra việc lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến
đổi từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng cuối cùng để đạt hiệu quả kinh tế
cao là một nhu cầu và cũng là nhiệm vụ của con người.
Điện năng là một dạng năng lượng không tái tạo. Hệ thống điện là một phần của
Hệ thống năng lượng nói chung, bao gồm từ các nhà máy điện, mạng điện,... đến
các hộ tiêu thụ điện, trong đó các nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng
lượng sơ cấp như: than, dầu, khí đốt, thủy năng, năng lượng Mặt trời,… thành điện
năng. Hiện nay ở nước ta lượng điện năng được sản xuất hàng năm bởi các nhà
máy nhiệt điện không còn chiếm tỷ trọng lớn như ở những năm 80 của Thế kỷ
trước. Tuy nhiên, với thế mạnh về nguồn nhiên liệu như ở nước ta, tính chất phủ
phụ tải đáy của nhà máy nhiệt điện… thì việc hiện đại hóa và xây mới các nhà máy
nhiệt điện vẫn đang là một nhu cầu lớn đối với giai đoạn phát triển hiện nay.
Vì vậy, thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện và tính toán chế độ vận hành tối ưu
của nhà máy điện không chỉ là nhiệm vụ mà còn là sự củng cố khá toàn diện về mặt
kiến thức đối với mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi xâm nhập vào thực
tế công việc.
Với yêu cầu như vậy, Đồ án môn học Thiết kế Nhà máy điện được hoàn thành
gồm bản thuyết minh này kèm theo các bản vẽ phần nhà máy nhiệt điện và phần
chuyên đề. Bản thuyết minh gồm 6 chương trình bày toàn bộ quá trình từ chọn máy
phát điện, tính toán công suất phụ tải các cấp điện áp, cân bằng công suất toàn nhà
máy, đề xuất các phương án nối điện, tính toán kinh tế- kỹ thuật, so sánh để chọn
phương án tối ưu đến chọn khí cụ điện cho phương án được lựa chọn. Phần này có
kèm theo 1 bản vẽ A1.
Trong quá trình thực hiện đồ án, xin chân thành cảm ơn GS.TS Lã Văn Út, PGS
Nguyễn Hữu Khái cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã hướng dẫn một
cách tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này.

Hà nội, ngày 19, tháng 9, năm 2005

Sinh viên:

--- 2 ---
Đỗ Hồng Anh.
MỤC LỤC
Trang
Chương I. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3
1.1. Chọn máy phát điện 3
1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất 3

Chương II. Lựa chọn sơ đồ nối điện của nhà máy 10
2.1. Đề xuất các phương án 10
2.2. Chọn máy biến áp cho các phương án 15
2.3. Kiểm tra khả năng mang tải của các máy biến áp 18
2.4. Tính tổn thất điện năng trong các máy biến áp 25
2.5. Tính dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch 29

Chương III. Tính dòng điện ngắn mạch 39
3.1. Chọn các đại lượng cơ bản 39
3.2. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 1 39
3.3. Tính các dòng điện ngắn mạch cho phương án 2 55

Chương IV. So sánh kinh tế- kỹ thuật các phương án, lựa chọn
phương án tối ưu 71
4.1. Chọn máy cắt điện 71
4.2. Tính toán kinh tế, chọn phương án tối ưu 77

Chương V. Lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn 85
5.1. Chọn thanh dẫn, thanh góp 85
5.2. Chọn máy cắt, dao cách ly 93
5.3. Chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện 94
5.4. Chọn các thiết bị cho phụ tải địa phương 100

Chương VI. Chọn sơ đồ và thiết bị tự dùng 106
6.1. Chọn máy biến áp tự dùng cấp I 106
6.2. Chọn máy biến áp dự trữ cấp I 107
6.3. Chọn máy biến áp tự dùng cấp II 108
6.4. Chọn máy biến áp dự trữ cấp II 108
6.5. Chọn máy cắt phía mạch tự dùng cấp 10 kV 108
6.6. Chọn máy cắt phía mạch 6.3 kV 109
6.7. Chọn ap-to-mat cho phụ tải tự dùng cấp 0.4 kV 109




--- 3 ---
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Điện năng tiêu thụ tại các hộ tiêu thụ điện luôn luôn thay đổi theo thời gian. Do
vậy người ta phải dùng các phương pháp thống kê dự báo lập nên đồ thị phụ tải từ
đó lựa chọn phương thức vận hành, chọn sơ đồ nối điện chính hợp lý đảm bảo độ
tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Người thiết kế căn cứ vào đồ
thị phụ tải để xác định công suất và dòng điện đi qua các thiết bị để tiến hành lựa
chọn thiết bị, khí cụ điện, sơ đồ nối điện hợp lý.


1.1.CHỌN MÁY PHÁT ĐIỆN
Nhà máy điện gồm 4 máy phát, công suất mỗi máy là 50 MW, hệ số công suất
cosφ= 0.8. Công suất biểu kiến định mức của mỗi máy là:

PđmF 50
SđmF=   62.5 MVA.
cos 0.8

Chọn các máy phát điện tua-bin hơi cùng loại, điện áp định mức 10.5 kV.Tra Phụ
lục II, trang 99, sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp”(Nguyễn Hữu Khái,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004). Chọn 4 máy phát điện loại TBФ-50-3600 do
CHLB Nga chế tạo, các tham số chính của máy phát được tổng hợp trong bảng sau.

Bảng 1.1. Các tham số chính của máy phát điện
Các thông số ở chế độ định mức Điện kháng tương đối
Loại máy phát
n, S, P, U, cosφ Iđm, Xd ” Xd ’ Xd
v/ph MVA MW kV kA
TBФ-50-3600 3000 62.5 50 10.5 0.8 5.73 0.1336 0.1786 1.4036


1.2. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
1.2.1. Tính toán phụ tải cấp điện áp máy phát (10.5 kV)
Phụ tải cấp điện áp máy phát:
P max 17.6
PUFmax= 17.6 MW; cosφ= 0.8 → SUFmax= UF
  22 MVA.
cos 0.8
Áp dụng các công thức:

--- 4 ---
P%(t )
P (t )  Pmax , MW
100
P (t )
S (t )  , MVA
cos 
Trong đó:
Pmax : công suất tác dụng của phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại, MW
P(t) : công suất tác dụng của phụ tải tại thời điểm t, MW
S(t) : công suất biểu kiến của phụ tải tại thời điểm t, MVA
cosφ : hệ số công suất của phụ tải.
Sẽ tính được công suất của phụ tải ở các khoảng thời gian khác nhau trong ngày.

Bảng 1.2. Công suất phụ tải cấp điện áp máy phát
Thời gian, (h) 0-6 6-10 10-14 14-18 18-24
Công P, (%) 70 80 100 85 65
suất P, (MW) 12.32 14.08 17.6 14.96 11.44
S, (MVA) 15.4 17.6 22 18.7 14.3

Từ đó vẽ được biểu đồ phụ tải.




Hình 1.1. Đồ thị phụ tải cấp điện áp máy phát

1.2.2. Tính toán phụ tải cấp điện áp trung (110 kV)
Phụ tải cấp điện áp trung:
P max 85
PUTmax= 85 MW, cosφ= 0.8 → SUTmax= UT
  106.25 MVA
cos 0.8
Tính toán tương tự như với cấp điện áp máy phát. Các số liệu tính toán được cho
trong bảng sau.




--- 5 ---
Bảng 1.3. Công suất phụ tải cấp điện áp trung
Thời gian, (h) 0-4 4-10 10-14 14-18 18-24
P, (%) 80 90 80 100 75
Công
P, (MW) 68 76.5 68 85 63.75
suất
S, (MVA) 85 95.625 85 106.25 79.6875




Hình 1.2. Đồ thị phụ tải cấp điện áp trung

1.2.3. Tính toán công suất phát của nhà máy điện
Nhà máy gồm 4 máy phát, mỗi máy có công suất định mức PFđm = 50 MW. Công
suất đặt của toàn nhà máy là:
PNMmax = 4  50= 200 MW.
Công suất phát của Nhà máy điện được tính theo công thức:
P%
PNM (t )  PNM max , MW
100
P (t )
S NM (t )  NM , MVA
Cos
PNM max 200
PNMmax = 200 MW;Cos = 0.8 ; SNMmax=   250 MVA
cos  0.8
Tõ b¶ng sè liÖu biÕn thiªn phô t¶i toµn nhµ m¸y, ¸p
dông c«ng thøc trªn tÝnh cho tõng kho¶ng thêi gian ta
cã b¶ng biÕn thiªn c«ng suÊt ph¸t cña nhµ m¸y.
Bảng 1.4. Công suất phát của nhà máy
Thời gian, (h) 0-8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24
Công P, (%) 70 85 95 100 75
suất P, (MW) 140 170 190 200 150
S, (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5


--- 6 ---
Hình 1.3. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy

1.2.4. Tính toán công suất tự dùng của nhà máy
§iÖn tù dïng nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn thiÕt kÕ chiÕm 8%
c«ng suÊt ®Þnh møc cña nhµ m¸y.
Phô t¶i tù dïng cña nhµ m¸y t¹i c¸c thêi ®iÓm ®­îc
x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
 S NM (t ) 
Std(t) =  .S NM   0.4  0.6  
 S NM 
Trong đó :   - số phấn trăm lượng điện tự dùng ,  =8%
Costd = 0.8.
 Std(t) : công suất tự dùng của nhà máy tại thời điểm t, MVA.
 SNM(t) : công suất nhà máy phát ra tại thời điểm t, MVA.
0.4 - l­îng phô t¶i tù dïng
kh«ng phô thuéc c«ng suÊt ph¸t.
0.6 - l­îng phô t¶i tù dïng phô thuéc
c«ng suÊt ph¸t.
Tõ sè liÖu vÒ c«ng suÊt ph¸t cña nhµ m¸y ¸p dông c«ng
thøc(1.4) ta cã b¶ng biÕn thiªn c«ng suÊt tù dïng vµ ®å
thÞ phô t¶i tù dïng.


Bảng 1.5. Công suất tự dùng của nhà máy
Thời gian, (h) 0-8 8 - 12 12 - 14 14 - 20 20 - 24


--- 7 ---
Công SNM(t) , (%) 70 85 95 100 75
suất SNM(t) , (MVA) 175 212.5 237.5 250 187.5
Std(t) , (MVA) 16.4 18.2 19.4 20 17




Hình 1.4. Đồ thị phụ tải tự dùng của nhà máy

1.2.5. Công suất phát về hệ thống điện.
C«ng suÊt cña nhµ m¸y ph¸t vÒ hÖ thèng t¹i thêi ®iÓm t
®­îc tÝnh theo c«ng thøc:
SVHT(t) = SNM(t) – [Std(t) + SUF(t)
+ SUT(t)]
Trong đó:
SVHT(t) – Công suất nhà máy phát về hệ thống tại thời điểm t,
MVA
Sau khi tính được công suất phát về hệ thống, lập được bảng cân bằng công suất
toàn nhà máy.
Bảng 1.5. Bảng cân bằng công suất toàn nhà máy
Thời gian, (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
SNM(t), (MVA)
175 175 175 212.5 212.5 237.5 250 250 187.5
SUF(t), (MVA)
15.4 15.4 17.6 17.6 22 22 18.7 14.3 14.3
SUT(t), (MVA)
85 95.625 95.625 95.625 85 85 106.25 79.6875 79.6875
Std(t), (MVA)
16.4 16.4 16.4 18.2 18.2 19.4 20 20 17
SVHT(t), ( MVA)
58.2 47.575 45.375 81.075 87.3 111.1 105.05 136.0125 76.5125




--- 8 ---
S (t)

S (t)

S (t)

S (t)
S (t)


Hình 1.5. Đồ thị phụ tải toàn nhà máy



NHẬN XÉT:

 Phụ tải cấp điện áp maý phát và tự dùng khá nhỏ (SUFmax=22 MVA,
SUFmin=14.3 MVA), phụ tải cấp điện áp trung khá lớn (SUTmax=106.25
MVA,SUTmin=79.6875 MVA), tuy nhiên nhà máy vẫn đáp ứng đủ công
suất yêu cầu. Phụ tải các cấp điện áp máy phát và điện áp trung đều là các
phụ tải loại 1, được cung cấp điện bằng các đường dây kép.
 Công suất của hệ thống (không kể nhà máy đang thiết kế) là 2400 MVA,
dự trữ công suất của hệ thống là 15% tức là 360 MVA, giá trị này lớn hơn
công suất cực đại mà nhà máy có thể phát về hệ thống SVHTmax=136.0125
MVA nên trong trường hợp sự cố hỏng 1 hoặc vàitổ máy phát thì hệ
thống vẫn cung cấp đủ cho phụ tải của nhà máy. Công suất phát của nhà

--- 9 ---
máy vào hệ thống tương đối nhỏ so với tổng công suất của toàn hệ thống
 nhà máy chỉ có thể chạy vận hành nền và không có khả năng điều
chỉnh chất lượng điện năng cho hệ thống.
 Khả năng mở rộng và phát triển của nhà máy không cao.Ta tiếp tục duy
trì vận hành đúng chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật trong tương lai để đáp ứng
một phần nhu cầu điện năng của địa phương và phát lên hệ thống.




--- 10 ---
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

2.1. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN
Đây là một khâu quan trọng trong thiết kế nhà máy. Các phương án phải đảm bảo
độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, đồng thời thể hiện được tính khả thi và có
hiệu quả kinh tế cao.
Theo kết quả tính toán chương I
Phụ tải cấp điện áp máy phát : SUFmax = 22 MVA.
SUFmin = 14.3 MVA.
Phụ tải trung áp: SUTmax = 106.25 MVA.
SUTmin = 79.6875 MVA.
Phụ tải phát về hệ thống : SVHTmax = 136.0125 MVA.
SVHTmin = 45.375 MVA.
Công suất định mức 1 máy phát : SFđm= 62.5MVA
Phụ tải điện tự dùng: Stdmax=20 MVA
Dự trữ của hệ thống : SdtHT=360 MVA
Nhận thấy:
22
 Phụ tải cấp điện áp máy phát: SUFmax = 22 MVA,  11 MVA
2

11
 100% = 17.6% >15% SFđm .
62.5

Vì vậy phải có thanh góp cấp điện áp máy phát (TG UF).
8 8
 SUFmax = 22 MVA, Std1MF = S dmF  62.5  5 MVA.
100 100

Nếu ghép 2 máy phát vào thanh góp UF:
Công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát là 10 MVA → công suất yêu cầu trên
thanh góp UF là 22+10= 32 MVA.

--- 11 ---
Nếu ghép 3 máy phát vào thanh góp UF:
Công suất tự dùng cực đại của 3 máy phát là 15MVA → công suất yêu cầu
trên thanh góp UF là 22+15= 37 MVA.
Trong cả 2 trường hợp này, khi 1 máy phát bị sự cố thì các máy phát còn lại đều
đảm bảo cung cấp đủ công suất cho phụ tải cấp điện áp máy phát và phụ tải tự
dùng.
Như vậy về lý thuyết ta có thể ghép 2 hoặc 3 máy phát lên thanh góp UF.
 Cấp điện áp cao UC= 220 kV
Cấp điện áp trung UT= 110 kV
Trung tính của cấp điện áp cao 220 kV và trung áp 110 kV đều được trực tiếp nối
U C  U T 220  110
đất, hệ số có lợi:     0.5 .
UC 220

Vậy nên dùng hai máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp.
 Phụ tải cấp điện áp trung: SUTmax = 106.25 MVA.
SUTmin = 79.6875 MVA.
Công suất định mức của 1 máy phát : SFđm= 62.5 MVA
→ Có thể ghép 1- 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây lên thanh góp 110 kV và
cho các máy phát này vận hành bằng phẳng.
 Công suất phát về hệ thống : SVHTmax = 136.0125 MVA.
SVHTmin = 45.375 MVA.
→ Có thể ghép 2-3 máy phát lên thanh góp cao áp.
 Dự trữ công suất hệ thống: SdtHT= 15%  2400= 360 MVA.
Công suất của bộ 2 máy phát là : Sbộ= 2  (62.5-5)= 115 MVA.
Như vậy về nguyên tắc có thể ghép chung bộ 2 máy phát với máy biến áp 2 cuộn
dây.


--- 12 ---
Từ các nhận xét trên vạch ra các phương án nối điện cho nhà máy thiết kế:
2.1.1. Phương án 1
HTĐ




Hình 2.1. Sơ đồ nối điện phương án1

Trong phương án này dùng 2 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện
cho thanh góp điện áp trung 110 kV, 2 máy phát còn lại được nối với các phân
đoạn của thanh góp UF. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện
áp và phát điện lên hệ thống. Kháng điện nối giữa các phân đoạn của thanh góp
điện áp máy phát để hạn chế dòng ngắn mạch khá lớn khi xảy ra ngắn mạch trên
phân đoạn của thanh góp. Điện tự dùng được trích đều từ đầu cực máy phát và trên
thanh góp cấp điện áp máy phát.
Ưu điểm của phương án này là đơn giản trong vận hành, ®¶m b¶o cung
cÊp ®iÖn liên tục cho c¸c phô t¶i ë c¸c cÊp ®iÖn ¸p, hai
m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã dung l­îng nhá, số lượng các thiết bị điện
cao áp ít nên giảm giá thành đầu tư. Công suất của các bộ máy phát - máy biến áp
hai cuộn dây ở phía điện áp trung gần bằng phụ tải cấp điện áp này nên công suất
truyền tải qua cuộn dây trung áp của máy biến áp liên lạc rất nhỏ do đó giảm được
tổn thất điện năng làm giảm chi phí vận hành.

2.1.2. Phương án 2




--- 13 ---
HTĐ




Trong phương án này dùng 1 bộ máy phát - máy biến áp 2 cuộn dây cấp điện
cho thanh góp 110 kV, 3 máy phát còn lại được nối với thanh góp UF. Để hạn chế
dòng ngắn mạch lớn sử dụng 2 kháng điện nối các phân đoạn của thanh góp cấp
điện áp máy phát. Dùng 2 máy biến áp tự ngẫu để liên lạc giữa các cấp điện áp và
phát điện lên hệ thống.
Ưu điểm của phương án này là số lượng máy biến áp và các thiết bị điện cao
áp ít nên giảm giá thành đầu tư. Máy biến áp tự ngẫu vừa làm nhiệm vụ liên lạc
giữa các cấp điện áp vừa làm nhiệm vụ tải công suất của các máy phát tương ứng
lên các cấp điện áp cao và trung nên giảm được tổn thất điện năng làm giảm chi phí
vận hành. Máy phát cấp điện cho phụ tải cấp điện áp trung vận hành bằng phẳng,
công suất truyền qua cuộn trung của máy biến áp liên lạc khá ít.
Nhược điểm của phương án này là khi có ngắn mạch trên thanh góp UF thì
dòng ngắn mạch khá lớn, khi hỏng 1 máy biến áp liên lạc thì máy còn lại với khả
năng quá tải phải tải công suất tương đối lớn nên phải chọn máy biến áp tự ngẫu có
dung lượng lớn.

2.1.2. Phương án 3
HTĐ




Hình 2.3. Sơ đồ nối điện phương án 3



--- 14 ---
Trong phương án này dùng 2 máy biến áp tự ngẫu làm liên lạc, 1 bộ máy
phát- máy biến áp ghép bộ bên phía điện áp cao 220 kV, 1 bộ bên phía điện áp
trung 110 kV, 2 phân đoạn thanh góp, phụ tải địa phương lấy từ hai phân đoạn
thanh góp, tự dùng lấy trên phân đoạn thanh góp và đầu cực máy phát nối bộ.
Ưu điểm là cấp điện liên tục cho phụ tải các cấp điện áp, phân bố công suất
giữa các cấp điện áp khá đồng đều.
Nhược điểm của phương án là phải dùng 3 loại máy biến áp khác nhau gây
khó khăn cho việc lựa chọn các thiết bị điện và vận hành sau này, công suất phát về
hệ thống ở chế độ cực tiểu nhỏ hơn nhiều so với công suất của 1 máy phát nên
lượng công suất thừa phải truyền tải 2 lần qua các máy biến áp làm tăng tổn hao
điện năng. Ngoài ra máy biến áp và các thiết bị điện ở cấp điện áp cao có giá thành
cao hơn nhiều so với ở cấp điện áp trung nên làm tăng chi phí đầu tư.

2.1.4. Phương án 4

HTĐ




Hình 2.4. Sơ đồ nối điện phương án 4

Phương án này ghép bộ 2 máy phát với 1 máy biến áp 2 cuộn dây để cấp
điện cho phụ tải trung áp.
Ưu điểm của phương án này là giảm được 1 máy biến áp nhưng nhược điểm
rất lớn là khi có ngắn mạch thì dòng ngắn mạch lớn, khi máy biến áp 2 cuộn dây


--- 15 ---
hỏng thì cả bộ hai máy phát không phát được công suất cho phụ tải trung áp nên độ
tin cậy cung cấp điện không cao bằng các phương án trên.
Từ phân tích sơ bộ các ưu nhược điểm của các phương án đã đề xuất, nhận
thấy các phương án 1, 2 có nhiều ưu việt hơn hẳn các phương án còn lại nên sử
dụng các phương án 1 và 2 để tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu.



2.2. CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO CÁC PHƯƠNG ÁN
Để tiết kiệm chi phí đầu tư, các máy biến áp nối bộ máy phát -máy biến áp không
cần phải dùng loại có điều áp dưới tải vì các máy phát này vận hành bằng phẳng,
khi cần điều chỉnh điện áp chỉ cần điều chỉnh dòng kích từ của máy phát nối bộ là
đủ.
Các máy biến áp tự ngẫu dùng làm liên lạc là loại có điều áp dưới tải vì phụ tải của
chúng thay đổi gồ ghề, trong các chế độ vận hành khác nhau phụ tải thay đổi nhiều
nên nêú chỉ điều chỉnh dòng kích từ của máy phát thì vẫn không đảm bảo được chất
lượng điện năng.


2.2.1. Chọn máy biến áp cho phương án 1
1. Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn
Sơ đồ:
HTĐ




Hình 2.5. Các máy biến áp cho phương án 1


--- 16 ---
§èi víi m¸y biÕn ¸p ghÐp bé th× ®iÒu kiÖn chän m¸y biÕn
¸p lµ:
SB®m S F®m = 62.5 MVA
Tra phô lôc III.4, trang 154, sách “Thiết kế nhà máy điện và
trạm biến áp” (Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2004), chän
hai m¸y biÕn ¸p B1, B2 cã SB®m=80 MVA. C¸c th«ng sè cña
m¸y biÕn ¸p đ­îc tæng hîp trong b¶ng 2.1.
2. Chän m¸y biÕn ¸p liên lạc
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10
kV.
Điều kiện chọn máy biến áp máy biến áp tự ngẫu
1
STNđm  Sthừa
2
Trong đó :

: là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu,  = 0.5

Sthừa : là công suất thừa trên thanh góp UF.

Sthừa= 2.SFđm – (SUFmin + Stdmmax )
2




SFđm: là công suất định mức của máy phát
SUFmin: công suất của phụ tải điện áp máy phát trong chế độ cực tiểu.
Stdmmax : công suất tự dùng cực đại của 2 máy phát.
2



2
Ta có: Sthừa = 2  62.5 – (14.3 +  20 ) = 100.7 MVA
4
1 1
Sthua   100.7  100.7.MVA .
2 2  0.5
1
→ STNđm  Sthừa = 100.7 MVA
2




--- 17 ---
Chọn 2 máy biến áp tự ngẫu có công suất STNđm = 125 MVA. Các thông số kỹ
thuật chính của các máy biến áp được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 2.1. Các thông số cơ bản của các máy biến áp cho phương án 1
CÊp §iÖn ¸p cuén Tæn thÊt c«ng suÊt,
UN %
®iÖ d©y, kV kW Gi¸
S®m Io
n Lo¹i ,
MVA Po PN %
¸p, C T H C-T C-H T-H 103R
kV A C-T C-H T-H

0.5
110 Тдц 80 115 - 10.5 70 - 310 - - 10.5 - 91
5

220 ATдцтH 125 230 121 11 75 290 145 145 11 32 20 0.5 185



2.2.1. Chọn máy biến áp cho phương án 2
HTĐ




Hình 2.6. Các máy biến áp cho phương án 2
1. Chän m¸y biÕn ¸p nèi bé ba pha hai d©y quÊn
Máy biến áp bộ hoàn toàn như của phương án 1.
2. Chän m¸y biÕn ¸p liên lạc
Chọn 2 máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu có các cấp điện áp 220/110/10
kV.
3
Sthừa = 3  62.5 – (14.3 +  20 ) = 158.2 MVA
4

--- 18 ---
1 1
Sthua   158.2  158.2 MVA.
2 2  0.5
Chọn 2 máy biến áp tự ngẫu có công suất STNđm = 160 MVA. Các thông số kỹ thuật
chính của máy biến áp tự ngẫu được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 2.2. Các thông số cơ bản của các máy biến áp cho phương án 2
CÊp §iÖn ¸p cuén Tæn thÊt c«ng suÊt,
UN %
®iÖ d©y, kV kW Gi¸
S®m Io
n Lo¹i ,
MVA Po PN %
¸p, C T H C-T C-H T-H 103R
kV A C-T C-H T-H

0.5
110 Тдц 80 115 - 10.5 70 - 310 - - 10.5 - 91
5

220 ATдцтH 160 230 121 11 85 380 190 190 11 32 20 0.5 200



2.3. KIỂM TRA KHẢ NĂNG MANG TẢI CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP
2.3.1. Phương án 1
1. Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp
Quy ước chiều dương của dòng công suất là chiều đi từ máy phát lên thanh góp đối
với máy biến áp hai cuộn dây và đi từ cuộn hạ lên phía cao và trung, từ phía trung lên
phía cao đối với máy biến áp liên lạc.
a) Với máy biến áp hai dây quấn
Trong vận hành luôn cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng.
Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:
1 1
SB1 = SB2 =SFđm -  Std = 62.5-  20 = 57.5< SBđm= 62.5 MVA.
4 4
b) Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công
thức:
1
ST(t) = SUT (t )  SB1 (t )  S B 2 (t ).
2
1
SC(t) = SVHT (t )
2
SH(t) = SCT(t) + SCC(t).
Trong đó:

--- 19 ---
SC(t), ST(t) , SH(t): Công suất tả iqua phía cao, trung, hạ của một máy
biến áp tự ngẫu tại thời điểm t
SUT(t), SVHT(t): Công suất của phụ tải cấp điện áp trung và công
suất phát về hệ thống tại thời điểm t.
Công suất mẫu của máy biến áp tự ngẫu là: Stt= .STNđm= 0.5  125= 62.5 MVA.
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch­¬ng I,
tÝnh theo tõng kho¶ng thêi gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶
ph©n bè dßng c«ng suÊt qua c¸c phía cña c¸c m¸y biÕn ¸p
nh­ sau.

Bảng 2.3. Bảng phân bố công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu
trong chế độ làm việc bình thường (phương án 1)
Thờigian, h 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
SC(t), MVA
29.1 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625
ST(t), MVA
-15 -9.6875 -9.6875 -9.6875 -15 -15 -4.375 -17.65625 -17.65625
SH(t), MVA
14.1 14.1 13 30.85 28.65 40.55 48.15 50.35 20.6



Từ bảng tổng hợp số liệu có thể thấy trong chế độ làm việc bình thường tất cả
các máy biến áp đều hoạt động non tải.
2. Xét các trường hợp sự cố
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung có
phụ tải cực đại.
Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
SUTmax=106.25 MVA, SVHT= 105.05 MVA, SUF = 18.7 MVA, Std= 20 MVA
a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp
Sơ đồ:




--- 20 ---
HTĐ




Trong trưòng hợp có sự cố hỏng 1 máy biến áp, để duy trì công suất thì cho các tổ
máy còn lại được vận hành với công suất định mức.
Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:
2KqtSCα.STNđm+ Sbộ ≥ SUTmax
Trong ®ã:
KqtSC : HÖ sè qu¸ t¶i sù cè cho
phÐp; KqtSC= 1.4
Sbộ: C«ng suÊt truyền qua máy biến áp bộ còn
lại.
Sbộ=57.5 MVA.
Thay sè vào:
2KqtSCα.STNđm+Sbộ = 2  1.4  0,5  125+ 57.5 = 232.5 MVA
> SUTmax =106.25
MVA
VËy ®iÒu kiÖn trªn ®­îc tho¶ m·n.
Phân bố công suất:
 Công suất qua máy biến áp bộ B2:
1 max 1
Sbộ= SFđm - Std = 62.5- 20 = 57.5 MVA
4 4
 Công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu:
1
ST = (SUTmax-Sbộ)= 0.5  (106.25-57.5)= 24.375 MVA
2
SH = min{Shạphát , Shạtải}
Trong đó:
--- 21 ---
Shạphát :công suất mà các máy phát có thể phát lên cuộn hạ của máy biến
áp tự ngẫu, được xác định theo biểu thức:
n1
1 1 n1
Shạphát = S Fdm - SUF- Std max , n- là tổng số máy phát của nhà máy, n1- là số máy
2 1 2 2n
phát nối vào thanh góp cấp điện áp máy phát.
Shạtải :công suất cực đại mà cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu có thể tải
được trong chế độ sự cố, được xác định theo biểu thức:
Shạtải = KqtSCα.STNđm
Trong trường hợp này n= 4, n1= 2→
1 1 1 1
Shạphát= SFđm- SUF- Std max = 62.5- 18.7- 20= 48.15 MVA
2 4 2 4
tải
Shạ = 1.4  0.5  125= 87.5 MVA
Vì vậy công suất qua cuộn hạ là:
Shạ = SH = min{48.15 ,87.5}= 48.15 MVA
SC = SH - ST= 48.15- 24.375= 23.775 MVA
Trong chế độ sự cố này đối với máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ cuộn hạ
lên cuộn cao và cuộn trung→ trong 3 cuộn: chung, nối tiếp và hạ thì cuộn hạ tải
công suất lớn nhất.
Shạ = SH = 48.15 MVASUTmax=106.25
MVA
VËy ®iÒu kiÖn trªn ®­îc tho¶ m·n.
Phân bố công suất:
 Công suất qua mỗi máy biến áp bộ:
1 max 1
Sbộ= SFđm -  Std = 62.5- * 20 = 57.5 MVA
4 4
 Công suất qua các phía của máy biến áp tự ngẫu còn lại:
ST = SUTmax-2Sbộ= 106.25-2*57.5= -8.75 MVA
SH = min{Shạphát , Shạtải}
1 1
Shạphát= 2SFđm- SUF- Std max = 2  62.5- 18.7- 20= 96.3 MVA
2 2
Shạtải= 1.4  0.5  125= 87.5 MVA →
SH= min{96.3 , 87.5}= 87.5 MVA
SC = SH - ST =87.5- (-8.75)= 96.25 MVA
Trong chế độ sự cố này , các máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ phía hạ và
trung lên phía cao của nó, công suất làm việc của máy biến áp bị giới hạn bởi phía
hạ áp và phía cao áp tức là bị giới hạn bởi khả năng tải của cuộn hạ và cuộn nối
tiếp.
Công suất của cuộn nối tiếp là:
Snt=  ( S H  ST )  0.5(87.5  (8.75))  48.125 MVA < Stt= α.STNđm = 62.5 MVA
Công suất của cuộn hạ là:
Shạ= SH= 87.5 MVA
--- 23 ---
Trong 3 cuộn dây thì công suất qua cuộn hạ:
Shạ= 87.5 MVA> Stt= α.STNđm= 0.5  125= 62.5 MVA
Tức là máy biến áp tự ngẫu làm việc quá tải với hệ số quá tải:
KqtSC= 1.4= KqtSC cp
Như vậy trong chế độ truyền tải này máy biến áp tự ngẫu bị quá tải trong giới hạn
cho phép.
 Công suất thiếu:
Sthiếu= SVHT- SCC= 105.05- 96.25= 8.8 MVA

Kết luận:
Khi một trong các máy biến bộ hư hỏng thì các máy biến áp còn lại không bị quá
tải. Phụ tải cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất phát về hệ thống
bị thiếu một lượng Sthiếu= 57.5 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quay của hệ
thống. Nếu 1 máy biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá tải với hệ số quá
tải KqtSC= 1.4= KqtSC cp . Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu =8.8
MVA là không đáng kể. Như vậy các máy biến áp đã lựa chọn lµm viÖc tèt
trong ®iÒu kiÖn b×nh th­êng còng nh­ sù cè.

2.3.2. Phương án 2
1. Tính phân bố công suất cho các cuộn dây của các máy biến áp
a) Với máy biến áp hai dây quấn
Trong vận hành cho vận hành bằng phẳng với công suất định mức của chúng.
Dòng công suất phân bố trên các cuộn dây của máy biến áp bộ là:
1 1
Sbộ =SFđm -  Std = 62.5-  20 = 57.5< SBđm= 62.5 MVA.
4 4
b) Với máy biến áp liên lạc
Dòng công suất qua các phía của máy biến áp liên lạc được xác định theo công
thức:
1
ST(t) = SUT (t )  SB  .
2
1
SC(t) = SVHT (t )
2
SH(t) = SCT(t) + SCC(t).
Dùa vµo tÝnh to¸n c©n b»ng c«ng suÊt cña ch­¬ng 1, tÝnh
theo tõng kho¶ng thêi gian t ta cã b¶ng kÕt qu¶ ph©n bè
dßng c«ng suÊt qua c¸c phía cña c¸c m¸y biÕn ¸p nh­ sau.




--- 24 ---
Bảng 2.4. Bảng phân bố công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu
trong chế độ làm việc bình thường
Thờigian, (h) 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
SC(t), (MVA)
13.75 19.0625 19.0625 19.0625 13.75 13.75 24.375 11.09375 11.09375
ST(t), (MVA)
29.1 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625
SH(t), (MVA)
42.85 42.85 41.75 59.6 57.4 69.3 76.9 79.1 49.35


2. Xét các trường hợp sự cố
Xét 2 tình huống sự cố hỏng máy biến áp nặng nề nhất là khi ở cấp điện áp trung có
phụ tải cực đại. Trong chế độ này, theo tính toán ở chương I:
SUTmax=106.25 MVA, SVHT= 105.05 MVA, SUF = 18.7 MVA, Std= 20 MVA.
a) Hỏng 1 máy biến áp hai dây quấn bên trung áp
HTĐ




Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:
2KqtSC .αSTNđm≥ SUTmax
Thay sè vào:
2KqtSC .αSTNđm= 2  1.4  0,5  160= 224 MVA > SUTmax
=106.25 MVA
VËy ®iÒu kiÖn trªn ®­îc tho¶ m·n
Phân bố công suất:
 Công suất qua các phía của mỗi máy biến áp tự ngẫu:
1
ST = SUTmax= 0.5  106.25= 53.125 MVA
2
3 1 3 max 3 1 3
SH = SFđm - SUF  Std  62.5  18.7  20  69.4 MVA
2 2 4 2 2 4
--- 25 ---
SC = SH - ST= 69.4- 53.125= 16.275 MVA
Như vậy trong chế độ sự cố này, các máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ phía
hạ lên phía cao và trung của nó → trong 3 cuộn: chung, nối tiếp và hạ thì cuộn hạ
tải công suất lớn nhất.
Shạ= SH = 69.4 MVA< Stt= α.STNđm= 0.5  160= 80 MVA
Tức là máy biến áp tự ngẫu vẫn làm việc non tải
 Công suất thiếu:
Sthiếu= SVHT- 2SCC= 105.05- 2  16.275= 72.5 MVA
Sthiếu= 72.5 MVA< SdtHT = 360 MVA.
Như vậy khi một trong hai máy biến áp bộ bị hư hỏng thì các máy biến áp liên lạc
vẫn làmviệc non tải. Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu= 72.5
MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quay của hệ thống.
b) Hỏng 1 máy biến áp liên lạc
HTĐ




Điều kiện kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu là:
KqtSC .αSTNđm+Sbộ≥ SUTmax
Thay sè vào:
1.4  0,5  160+57.5= 169.5 MVA > 106.25 MVA
VËy ®iÒu kiÖn trªn ®­îc tho¶ m·n.
Phân bố công suất:
 Công suất qua máy biến áp bộ:
1 max 1
Sbộ= SFđm - Std = 62.5- 20 = 57.5 MVA
4 4
 Công suất qua phía của máy biến áp tự ngẫu còn lại:
ST = SUTmax-Sbộ= 106.25-57.5= 48.75 MVA
SH = min{Shạphát , Shạtải}


--- 26 ---
n1
n1
Shạphát =  S Fdm - SUF- Std max
1 n
Shạ = KqtSCα.STNđm
tải

Trong trường hợp này n= 4, n1= 3→
3 3 3
Shạphát= SFđm- SUF- Std max = 3  62.5- 18.7- 20= 153.8 MVA
2 4 4
tải
Shạ = 1.4  0.5  160= 112 MVA
Vì vậy công suất qua cuộn hạ là:
Shạ = SH = min{153.8 ,112}= 112 MVA
SC = SH - ST= 112- 48.75= 63.25 MVA
Trong chế độ sự cố này đối với máy biến áp tự ngẫu công suất truyền từ phía hạ
lên phía cao và trung→ trong 3 cuộn: chung, nối tiếp và hạ thì cuộn hạ tải công suất
lớn nhất.
Shạ = SH = 112 MVA>Stt= α.STNđm= 0.5  160= 80 MVA
Tức là máy biến áp tự ngẫu làm việc quá tải với hệ số quá tải:
KqtSC= 1.4= KqtSC cp
 Công suất thiếu:
Sthiếu= SVHT- SCC= 105.05- 63.25= 41.8 MVA
Sthiếu= 41.8 MVA< SdtHT = 360 MVA.

Kết luận:
Khi máy biến bộ hư hỏng thì các máy biến áp liên lạc không bị quá tải. Phụ tải
cấp điện áp trung vẫn không bị ảnh hưởng. Công suất phát về hệ thống bị thiếu một
lượng Sthiếu= 72.5 MVA nhỏ hơn nhiều so với dự trữ quay của hệ thống. Nếu 1 máy
biến áp liên lạc bị sự cố thì máy còn lại bị quá tải với hệ số quá tải trong giới hạn
ho phép. Công suất phát về hệ thống bị thiếu một lượng Sthiếu =41.8 MVA< SdtHT =
360 MVA. Như vậy các máy biến áp đã lựa chọn lµm viÖc tèt trong
®iÒu kiÖn b×nh th­êng còng nh­ sù cè.

2.4. TÍNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC MÁY BIẾN ÁP
Tæn thÊt c«ng suÊt trong m¸y biÕn ¸p bao gåm hai thµnh
phÇn:
-Tæn thÊt s¾t kh«ng phô thuéc vµo phô t¶i cña m¸y biÕn
¸p vµ b»ng tæn thÊt kh«ng t¶i.
-Tæn thÊt ®ång trong d©y dÉn phô thuéc vµo phô t¶i cña
m¸y biÕn ¸p.

--- 27 ---
2.4.1.Phương án 1
1. Tổn thất điện năng hàng năm của mỗi máy biến áp bộ hai cuộn dây B1, B2
được tính theo công thức:
2
Sbo
Abộ = P0  t + PN 2
 t, kWh
S dmB
Trong đó:
P0, PN : Tổn thất không tải và tổn thất ngắn mạch của máy biến áp,
kW.
t : Thời gian vận hành của máy biến áp trong năm, h.
SBđm : Công suất định mức của máy biến áp, MVA.
Sbộ : Công suất tải của máy biến áp bộ, MVA.
Do máy biến áp B1 và B2 luôn làm việc bằng phẳng với công suất truyền tải
Sbộ=57.5 MVA suốt cả năm với t = 8760 h nên:
57.5 2 3
Abộ = AB1= AB2 = 70  8760 + 310 2 8760 = 2016.083  10 kWh.
80
2. Tổn thất điện năng của bộ 2 máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 được tính theo
công thức:
ATN=
2 2 2
1 24
 S (ti )   S (ti )   S (ti ) 
2P0  t+ 365  [PN(C)  CC  ti  PN(H)  CH  ti +PN(T)  Ci  ti ]
 S   S   S 
2 ti  TNdm   TNdm   TNdm 
Trong đó:
P0: Tổn thất không tải của mỗi máy, P0= 75 kW
PN(C): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao áp của mỗi máy, kW.
PN(H): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây hạ áp của mỗi máy, kW.
PN(T): Tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây trung áp của mỗi máy, kW.
SCC(ti), SCT(ti), SCH(ti): Công suất tải qua các phía cao, trung, hạ của cả
bộ 2 máy biến áp tự ngẫu ở thời điểm ti ®· tÝnh ®­îc ë phÇn ph©n bè
c«ng suÊt, MVA.
Trước tiên tính PN(C), PN(T), PN(H):
PN(C) = 0.5(PN(C-T) + PN(C-H) -PN(T-H) )
--- 28 ---
PN(T) = 0.5(PN(C-T) +PN(T-H) -PN(C-H) )
PN(H) = 0.5(PN(C-H) +PN(T-H) - PN(C-T) )
Thay số liệu từ bảng thông số của máy biến áp tự ngẫu (bảng 2.3) vào tính toán
1
được: PN(C) = (290 + 145-145) = 145 kW
2
1
PN(T) = (290 + 145-145) = 145 kW
2
1
PN(H) = (145+145-290) =0
2
Từ bảng phân bố công suất qua các cuộn dây của mỗi máy biến áp tự ngẫu (bảng
2.2), thay số liệu vào công thức trên sẽ tính được tổn thất điện năng trong bộ 2 máy
biến áp tự ngẫu trong từng khoảng thời gian có phụ tải khác nhau. Ví dụ trong
khoảng thời gian t1= 4h (từ 0- 4h), SCC(t1)=29.1 MVA, SCT(t1)= -15MVA,
SCH(t1)= 14.1 MVA. Tổn thất điện năng trong bộ 2 máy biến áp tự ngẫu là:
ATN (t1)=
2 2 2
 S (t1)   S (t1)   
1
2P0  365  ti+ 365[PN(C)  CC  t1  PN(H)  CH  t1 + PN(T)  S CT (t1)  t1 ]
2  S   S   S 
 TNdm   TNdm   TNdm 

ATN (t1)=
1 29.1 2  15 2 3
2  75  365  4 +  365  [145 ( )  4+145 ( )  4+0]= 226.261  10 , kWh
2 125 125
Tính toán tương tự như trên, tổn thất điện năng hàng năm trong bộ 2 máy biến áp
tự ngẫu tính theo từng khoảng thời gian trong ngày được cho trong bảng sau.
Bảng 2.5. Tổn thất điện năng mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng
khoảng thời gian trong ngày.
Thờigian,
0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
h
SCC(t),
29.1 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625
(MVA)
SCT(t),
-15 -9.6875 -9.6875 -9.6875 -15 -15 -4.375 -17.65625 -17.65625
(MVA)
SCH(t),
14.1 14.1 13 30.85 28.65 40.55 48.15 50.35 20.6
(MVA)
ATN (t),
248.043 118.438 117.745 133.036 138.363 154.357 294.278 176.385 267.106
103 kWh


--- 29 ---
Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp tự ngẫu:
ATN = ATN (t1)+ ATN (t2)+ ATN (t3)+ ATN (t4)+ ATN (t5)+ ATN(t6)
+ ATN (t7)+ ATN (t8)+ ATN (t9)
= 248.043+ 118.438+ 117.745+ 133.036+ 138.363+ 154.357+ 294.278
+ 176.385+ 267.106
= 1647.752  103 kWh
3. Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong tất cả các máy biến áp của phương
án 1 là:
A = AB1 + AB2 + ATN = 2  2016.08+ 1647.752
= 5679.918  103 kWh


2.4.1. Phương án 2
1. Tổn thất điện năng hàng năm của máy biến áp bộ hai cuộn dây:
57.5 2 3
Abộ = 70  8760 + 310 2 8760 = 2016.083  10 kWh.
80
2. Tổn thất điện năng của bộ 2 máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2 được tính hoàn
toàn như phần trên.
Trước tiên tính PN(C), PN(T), PN(H):
1
PN(C) = (380 + 190-190) = 190 kW
2
1
PN(T) = (380 + 190-190) = 190 kW
2
1
PN(H) = (190+190-380) =0
2
Từ bảng phân bố công suất qua các cuộn dây của mỗi máy biến áp tự ngẫu (bảng
2.2), thay số liệu vào công thức trên sẽ tính được tổn thất điện năng trong bộ 2 máy
biến áp tự ngẫu trong từng khoảng thời gian có phụ tải khác nhau. Tính toán hoàn
toàn tương tự như phương án 1, số liệu tính toán được cho trong bảng sau.




--- 30 ---
Bảng 2.6. Tổn thất công suất mỗi năm trong các máy biến áp tự ngẫu theo từng
khoảng thời gian trong ngày.
Thờigian, 0-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-18 18-20 20-24
(h)
SCC(t),
(MVA)
13.75 19.0625 19.0625 19.0625 13.75 13.75 24.375 11.09375 11.09375
SCT(t),
(MVA)
29.1 23.7875 22.6875 40.5375 43.65 55.55 52.525 68.00625 38.25625
SCH(t),
(MVA)
42.85 42.85 41.75 59.6 57.4 69.3 76.9 79.1 49.35
ATN (t),
103 kWh
270.649 134.169 133.615 145.844 146.795 159.586 320.866 175.548 282.585


Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong các máy biến áp tự ngẫu:
ATN = ATN (t1)+ ATN (t2)+ ATN (t3)+ ATN (t4)+ ATN (t5)+ ATN(t6)
+ ATN (t7)+ ATN (t8)+ ATN (t9)
= 270.649+ 134.169+ 133.615+ 145.844+ 146.795+ 159.586+ 320.866
+ 175.548+ 282.585
= 1769.658  103 (kWh)
3. Tổng tổn thất điện năng hàng năm trong tất cả các máy biến áp của phương
án 2 là:
A = AB1 + AB2 + ATN = 2016.083+ 1769.658
= 3785.741  103 kWh

2.5. TÍNH DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC CỦA CÁC MẠCH
Tình trạng làm việc cưỡng bức của mạng điện là tình trạng mà trong đó có một
phần tử của mạng không làm việc so với thiết kế ban đầu. Một mạng điện gồm
nhiều phần tử có thể có rất nhiều tình trạng cưỡng bức. Dòng điện lớn nhất vó thể
đi qua thiết bị đang xét trong các tình trạng cưỡng bức của mạng được gọi là dòng
điện cưỡng bức Icb của phần tử đó.Dòng điện làm việc bình thường và dòng điện
cưỡng bức của 1 phần tử được gọi chung là dòng điện làm việc tính toán lâu dài.
Thường dòng điện cưỡng bức có trị số lớn hơn dòng điện bình thường vì vậy dựa

--- 31 ---
vào dòng điện này người trung áp có thể tiến hành chọn dây dẫn và các khí cụ điện
có dòng điện đi qua. Dòng điện cưỡng bức được dùng để kiểm tra các khí cụ điện
và dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài, tức là nó là cơ sở để xác định dòng
định mức của các thiết bị và dòng điện cho phép của dây dẫn...Thông thường để
đồng bộ trong vận hành ở các cấp UC, UT chỉ chọn các thiết bị cùng loại.


2.4.1. Tính dòng điện cưỡng bức cho phương án 1
Sơ đồ:
HTĐ




Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm các đường dây:
2 kép  3.8MW
5 đơn  2 MW
Để giảm dòng công suất tải qua các kháng phân đoạn và độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải địa phương, SUF được trích đều trên các phân đoạn của thanh góp 10
kV.

1. C¸c m¹ch cÊp ®iÖn ¸p cao (220 kV)
 §­êng d©y kÐp nèi vÒ hÖ thèng:
Phụ tải cực đại phát về hệ thống SVHTmax = 136.0125 MVA
Dòng điện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây:

--- 32 ---
SVHT max 136.0125
Icb1 =   0.357 kA
3U C dm 3  220
 Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2:
Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc:
- Chế độ thường: SCmax = 68.00625 MVA
- Chế độ sự cố hỏng B1 (hoặc B2): SCCcb = 23.775 MVA
- Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: SCCcb = 96.25 MVA
SCcb 96.25
Icb2 = = = 0.253 kA
3U C dm 3  220
Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là Icb220 = max{Icb1, Icb2} = max{0.357, 0.253}
= 0.353 kA.
2. C¸c m¹ch cÊp ®iÖn ¸p 110 kV
 Đường dây phụ tải trung áp:
Gồm 1 dây kép và 4 dây đơn, trong tính toán coi tương đương 6 dây đơn.
Pmax = 85 MW ; cos = 0.8 ; SUTmax= 106.25 MVA
1 S max 1 106.25
Ibt = = = 0.093 kA
6 3U T dm 6 3 110
Icb3 = 2Ibt = 2*0,093 = 0.186 kA
 Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn:
S 62.5
Icb5 = 1.05 Fdm  1.05
T
= 0.344 kA
3U dm 3 110
 Phía trung áp các máy biến áp liên lạc B1 và B2:
- Chế độ thường: STmax = 17.65625 MVA
- Chế độ sự cố hỏng B1 (hoặc B2): STcb = 24.375 MVA.
- Chế độ sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: STcb = 8.75 MVA
STcb 24.375
Icb4 = T = = 0,128 kA
3U dm 3 110
Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là Icb110 = max{Icb3, Icb4, Icb5}
= max{0.186, 0.128, 0.344}= 0.344 kA.
3. Các mạch cấp điện áp 10 kV
 Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc:

--- 33 ---
STNdm 125
Icb7 = KqtSC. = 1.4  0.5 = 4.81 kA
3U dm 3 10.5
 Mạch máy phát:
SFdm 62.5
Icb6 = 1.05 = 1.05 = 3.61 (kA)
3U dm 3 10.5
 Mạch qua kháng phân đoạn:
Do phụ tải điện tự dùng và địa phương không lớn, chênh lệch giữa phụ tải cực đại
và cực tiểu không nhiều nên để dơn giản trong tính toán trung áp chỉ xét đối với
trường hợp phụ tải cực đại. Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn Icb8 được xét
theo 2 trường hợp
 Trường hợp 1: Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc (TN1
hoặc TN2)




Công suất tải qua máy biến áp tự ngẫu :

SquaTN = KqtSC.. STNđm = 1.4  0.5  125 = 87.5 MVA
Công suất qua kháng:
1 6  3.8
SquaK = SquaTN + Std + -SFđm=
4 cos 

1 9.8
= 87.5+  20+ - 62.5= 42.25 MVA
4 0.8

 Trường hợp 2: Xét sự cố một máy phát (MF1 hoặc MF2)



--- 34 ---
1 1
SquaTN = (SFđm - SUF - Std)
2 4
1 1
= (62.5 -22 -  20) = 17.75 MVA
2 4
Lúc này công suất qua kháng là:
6  3.8 9.8
SquaK = SquaTN + = 17.75 + = 30 MVA.
cos 0.8
Vậy dòng cưỡng bức qua kháng được xét khi sự cố một máy biến áp liên lạc:
S quaK 42.25
Icb8 =  = 2.32 kA.
3U dm 3  10.5
4. Chọn kháng điện phân đoạn
Chọn kháng điện phân đoạn theo điều kiện sau:

UKđm  Umạng = 10 kV.

IKđm  IcbK = 2.32 kA.
Tra sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngô Hồng
Quang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn kháng điện bê
tông có cuộn dây bằng nhôm loại PБA -10-3000-10.
Các thông số kỹ thuật của kháng điện này:
Uđm =10 kV.
IKđm = 3 kA.
XK% = 10%.



--- 35 ---
2.4.2. Xác định dòng điện làm việc cưỡng bức cho phương án 2
Sơ đồ:
HTĐ




Phụ tải cấp điện áp máy phát bao gồm các đường dây:
2 kép  3.8MW
5 đơn  2 MW
Để giảm dòng công suất tải qua các kháng phân đoạn và độ tin cậy cung cấp điẹn
cho phụ tải địa phương, SUF được trích nhiều nhất trên phân đoạn giữa của thanh
góp 10 kV.

1. C¸c m¹ch cÊp ®iÖn ¸p 220 kV
 §­êng d©y kÐp nèi vÒ hÖ thèng:
Phụ tải cực đại phát về hệ thống SVHTmax = 136.0125 MVA
Dòng điện cưỡng bức qua dây dẫn là khi bị hỏng 1 đường dây:
SVHT max 136.0125
Icb1 =   0.357 kA
3U C dm 3  220
 Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc TN1 và TN2:
Công suất qua phía cao của máy biến áp liên lạc:
- Chế độ thường: SCmax = 24.375 MVA
- Chế độ sự cố hỏng máy biến áp bộ: SCcb = 16.275 MVA
- Chế độ sự cố hỏng 1 máy biến áp tự ngẫu: SCcb = 63.25 MVA


--- 36 ---
SCcb 63.25
Icb2 = = = 0.166 kA
3U C dm 3  220
Vậy dòng cưỡng bức phía cao áp là Icb220 = max{Icb1, Icb2} = max{0.357, 0.166}
= 0.357 kA.
1. C¸c m¹ch cÊp ®iÖn ¸p 110 kV
 Đường dây phụ tải trung áp:
Gồm 1 dây kép và 4 dây đơn, trong tính toán coi tương đương 6 dây đơn.
PUTmax = 85 MW ; cos = 0.8 ; SUTmax= 106.25 MVA
1 S max 1 106.25
Ibt = T
= = 0.093 kA
6 3U dm 6 3 110
Icb3 = 2Ibt = 2  0.093 = 0.186 kA
 Bộ máy phát điện - máy biến áp hai dây quấn:
S 62.5
Icb5 = 1.05 Fdm  1.05
T
= 0.344 kA
3U dm 3 110
 Phía trung áp các máy biến áp liên lạc TN1 và TN2:
- Chế độ thường: SCTmax = 19.00625 MVA
- Chế độ sự cố hỏng máy biến áp bộ: STcb = 53.125 MVA.
- Chế độ sự cố hỏng một máy biến áp liên lạc: STcb = 48.75 MVA
STcb 53.125
Icb4 = T = = 0.279 kA
3U dm 3 110
Vậy dòng cưỡng bức ở cấp điện áp trung áp lấy là Icb110 = max{Icb3, Icb4, Icb5}
= max{0.186, 0.279, 0.344}= 0.344 kA.
2. Các mạch cấp điện áp 10 kV
 Mạch hạ áp máy biến áp liên lạc:
STNdm 160
Icb7 = KqtSC. = 1.4  0.5 = 8.798 kA
3U F dm 3 10.5
 Mạch máy phát:
SFdm 62.5
Icb6 = 1.05 F = 1.05 = 3.61 (kA)
3U dm 3 10.5
 Mạch qua các kháng phân đoạn:


--- 37 ---
Dòng cưỡng bức qua kháng phân đoạn Icb8 được xét theo 2 trường hợp
 Trường hợp 1: Khi sự cố hỏng 1 máy biến áp liên lạc (TN1
hoặc TN2)



W W W




W W



Công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu:

SquaTN = KqtSC.. STNđm = 1.4  0.5  160 = 112 MVA

Công suất qua kháng:
1 4  3.8 / 2
SquaK = SquaTN + Std + -SFđm=
4 cos

1 5.9
= 112+  20+ - 62.5= 61.875 MVA
4 0.8

 Trường hợp 2: Khi sự cố một máy phát (MF1 hoặc MF3)


W W W




W W


Công suất truyền tải qua máy biến áp tự ngẫu:
1 1 1 1
SquaTN = (2SFđm - Std - SUF )= (2  62.5-  20-22)= 46.5 MVA
2 2 2 2

Công suất qua kháng:



--- 38 ---
4  3.8 / 2 5.9
SquaK = SquaTN- = 46.5- = 39.125 MVA
cos 0.8
Vậy dòng cưỡng bức qua kháng được xét khi sự cố máy biến ápTN1 (hoặc TN2)
SquaK 61.875
Icb8 = F
 = 3.57 kA
3U dm 3 10
3. Chọn kháng điện phân đoạn
Chọn kháng điện phân đoạn theo điều kiện sau:

UKđm  Umạng = 10 kV.

IKđm  IcbK = 3.57 kA.

Tra sổ tay “Lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV” (Ngô Hồng
Quang, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2002), bảng7.7, trang 368, chọn kháng điện bê
tông có cuộn dây bằng nhôm loại PБA -10-4000-10.
Các thông số kỹ thuật của kháng điện này:
Uđm =10 kV.
IKđm = 4 kA.
XK% = 10%
Từ các tính toán cụ thể ở trên, lập bảng tính dòng điện cưỡng bức cho các phương
án.
Bảng 2.8. Dòng điện cưỡng bức đi qua các mạch điện của phương án 2.
Dòng cưỡng bức 220
I cb , kA 110
I cb , kA I cb TN , kA
H F
I cb , kA quaK
I cb , kA

Phương án 1 0.353 0.344 4.81 3.61 2.32

Phương án 2 0.357 0.344 8.798 3.61 3.57


220
I cb : dòng cưỡng bức cấp điện áp cao (220 kV)
110
I cb : dòng cưỡng bức cấp điện áp trung (110 kV)

I cb TN
H : dòng cưỡng bức qua phía hạ áp máy biến áp liên lạc(10.5 kV).

--- 39 ---
F
I cb : dòng cưỡng bức qua máy phát (10.5 kV).
quaK
I cb : dòng cưỡng bức qua kháng (10.5 kV).




--- 40 ---
CHƯƠNG III
TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện của nhà máy
đảm bảo các tiêu chuẩn ổn định động, ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Dòng điện
ngắn mạch dùng để tính toán, lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn là dòng ngắn
mạch ba pha.


3.1. CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Để thuận tiện cho việc tính toán ta dùng phương pháp gần đúng với đơn vị tương
đối cơ bản.
Chọn các đại lượng cơ bản:
Scb = 100 MVA
Ucb = Utb các cấp điện áp.
F
Cụ thể: đối với cấp điện áp máy phát (10 kV) là Ucb = U tb = 10.5 kV
đối với cấp điện áp trung (110 kV) là Ucb = U T = 115 kV
tb

đối với cấp điện áp cao (220 kV) là Ucb = U C = 230 kV
tb

 Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp 10 kV
Scb 100
F
I cb =  = 5.499 kA
3Ucb3 3 10.5
 Dòng điện cơ bản cấp điện áp 110 kV
Scb 100
IT =
cb
 = 0.502 kA
3Ucb2 3 115
 Dòng điện cơ bản cấp điện áp 220 kV
S cb 100
IC =
cb
 = 0.251 kA
3U cb3 3  230


3.2. TÍNH CÁC DÒNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 1
3.2.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch



--- 41 ---
Như đã đề cập ở trên, việc tính toán các dòng ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ
điện, dây dẫn...Vì vậy trong sơ đồ nối điện của nhà máy cần phải lựa chọn các điểm
cụ thể để tính dòng ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn các thiết bị điện mà dòng
ngắn mạch đi qua.Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch.
HTĐ




1. Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy
điện và hệ thống.
2. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy
điện và hệ thống.
3. Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn
cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ.
4. Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy
phát điện F1.
5. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ
nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1.
6. Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10 kV. Nguồn cung
cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy
phát MF1 nghỉ.
7. Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng
IN6 = IN4 + IN4’

--- 42 ---
3.2.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản
1. Điện kháng của hệ thống là:
S 100
XHT = XHTđm cb  0.68 = 0.0283
SHT 2400
2. Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống:
Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng
của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km.
1 S 1 100
XD = x0.L cb =  *0.4  86 = 0.0325
2 2
U cb 2 2302
3. Điện kháng của mỗi máy phát điện:
S 100
XF = X’’d cb = 0.1336 = 0.2138
SFdm 62.5
4. Điện kháng của kháng điện:
X % I 10 5.499
XK = K  cb   = 0.1833
100 IdmK 100 3
5. Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn:
Un % Scb 10.5100
XB =   = 0.1313
100 SBdm 10080
6. Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2
 Điện kháng cuộn cao:
1 Scb
XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) )
2 100STNdm
1 100
= (11 + 32 - 20) = 0.092
2 100125
 Điện kháng cuộn hạ:
1 Scb
XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) )
2 100 STNdm
1 100
= (20 + 32 - 11) = 0.164
2 100 125
 Điện kháng cuộn trung:


--- 43 ---
1 Scb
XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) )
2 100 STNdm
1 100
= (11 + 20 - 32) = - 0.004 < 0
2 100 125
Vì XT = - 0,004 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH 
để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng cuộn trung.


3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch
Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây.




X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608
X2 = X3 = XC = 0.092
X4 = X5 = XH = 0.164
X6 = XK = 0.1833
X7 = X8 = XB = 0.1313
X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138
X13 = (X7 + X11) // (X8 + X12 ) =
X 7  X11 0.1313  0.2138
 = 0.1726
2 2
Sơ đồ rút gọn.




--- 44 ---
1. Tính dòng ngắn mạch tại N1.




Ngắn mạch tại N1 , sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không đi qua
kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1 có thể bỏ qua kháng
điện.
X2 0.092
X14 = X2 // X3 =  = 0.046
2 2
X 0.164
X15 = X4 // X5 = 4  = 0.082
2 2
X 9 0.2138
X16 = X9 // X10 =  = 0.1069
2 2
Sơ đồ rút gọn



--- 45 ---
Ghép các nguồn E1,2 và E3,4:
X17 = X15 + X16 = 0.082 + 0.1069 = 0.1889
X X 0.1889 0.1726
X18 = X17 // X13 = 17 13  = 0.0902
X17  X13 0.1889  0.1726
X19 = X18 + X14 = 0.0902 + 0.046 = 0.1362
Sơ đồ rút gọn cuối cùng:



- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức:
SHT 2400
XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603
Scb 100
Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K () = 0.75
Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống:
SHT 2400
I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA
3Utb 3 230
SHT 2400
I”HT() = K () = 0.75 = 4.518 kA
3Utb 3 230
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức:
SNM 4  62.5
XttNM.đm= X19 = 0.1362 = 0.3405
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0) = 2.95 ; K () = 2.15
--- 46 ---
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
SNM 462.5
I”NM(0) = K(0) = 2.95 = 1.851 kA
3Utb 3 230
SNM 462.5
I”NM() = K( ) = 2.15 = 1.349 kA
3Utb 3 230
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là:
I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.851= 5.978 kA
I”N1() = I”HT() + I”NM() = 4.518 + 1.349 = 5.868 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là:
ixk = Kxk 2 I”N1(0)
Trong đó:
Kxk : hệ số xung kích, lấy Kxk= 1.8
ixk= 2  1.8  5.978 = 15.218 kA
2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2




Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm ngắn mạch N1 ta có sơ đồ rút
gọn cho điểm ngắn mạch N2




--- 47 ---
X20 = X1 + X14 = 0.0608 + 0.046 = 0.1068
Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 :
X17  X13 0.1889  0.1725
X21 = X13 // X17 =  = 0.0902
X17  X13 0.1889  0.1725
Sơ đồ rút gọn cuối cùng:




- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức:
SHT 2400
XttHT.đm = X20 = 0.1608 = 3.8592
Scb 100
Do XttHT.đm = 3.8592 > 3 nên điểm ngắn mạch được coi là xa nguồn và dòng ngắn
mạch nhánh hệ thống được tính theo công thức:
1 SHT
I”HT(0) = I”HT() = 
XttHTdm 3Utb
1 2400
=  = 3.122 kA
3.8592 3 115
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
SNM 4  62.5
XttNM.đm= X21 = 0.0902 = 0.2255
Scb 100
Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 4.6; K = 2.45
-Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
SNM 462.5
I”NM(0) = K(0) = 4.6 = 5.774 kA
3.Utb 3 115
SNM 462.5
I”NM() = K( ) = 2.45 = 3.075 kA
3.Utb 3 115
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là:
I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.122 + 5.774 = 8.896 kA
I”N2() = I”HT() + I”NM() = 3.122 + 3.075 = 6.197 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là:

--- 48 ---
ixk = Kxk 2 I”N2(0) = 2  1.8  8.896 = 22.645 kA


3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3
Nguồn cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ.
Sơ đồ thay thế




X22 = X1 + X3 = 0.0608+ 0.092= 0.1528
Sơ đồ sau khi đã biến đổi:




Biến đổi Y( X22, X5, X13) sang  thiếu (X23, X24)
X22  X5 0.1528 0.164
X23 = X22 + X5 + = 0.1528 + 0.164 + = 0.4621
X13 0.1726
X5  X13 0.164  0.1726
X24 = X5 + X13 + = 0.164 + 0.1726 + = 0.5217
X22 0.1528
Sơ đồ rút gọn:




--- 49 ---
Ghép E2 vào E3,4:
X10 * X24 0.2138*0.5217
X25 = X10 // X24 = = = 0.1517
X10  X 24 0.2138  0.5217
Biến đổi Y( X25, X23, X6) sang  thiếu (X26, X27):
X6 * X23
X26 = X6 + X23 +
X25
0.1833*0.4621
= 0.1833 + 0.4621 + = 1.204
0.1517
X6 * X25
X27 = X6 + X25 +
X23
0.1833*0.1517
= 0.1833 + 1.204 + = 0.3951
0.4621




Ghép E1 vào E2,3,4
X9 * X27 0.2138 * 0.3951
X28 = X9 // X27 = = = 0.1387
X9  X27 0.2138  0.3951
Ta có sơ đồ rút gọn sau cùng:




- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống

--- 50 ---
SHT 2400
XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896
Scb 100
Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên được coi là ngắn mạch xa nguồn và dòng ngắn mạch
nhánh hệ thống được tính theo công thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * = 4.567 kA
XttHTdm 3.Utb 28.896 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
SNM 4 * 62.5
XttNM.đm= X28 = 0.1387 = 0.3468
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 2.85 ;K( )= 2.17
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
SNM 4*62.5
I”NM(0) = K(0) = 2.85 = 39.177 kA
3.Utb 3*10.5
SNM 4*62.5
I”NM() = = K( ) = 2.17 = 29.83 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là:
I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567+ 39.177 = 43.744 kA
I”N3() = I”HT() + I”NM() = 4.567+ 29.83 = 34.397 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là:
ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 *1.8*43.744 = 111.355 kA
4. Tính dòng ngắn mạch tại N4




Vì nguồn cung cấp chỉ có máy phát F1 nên sơ đồ thay thế:




--- 51 ---
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
SFdm 62.5
XttNM.đm= X9 = 0.2138 = 0.1336
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0) = 7.5 ; K() = 2.7
Dòng ngắn mạch tại N4
SFdm 62.5
I”NM(0) = K(0) = 7.5 = 25.775 kA
3.Utb 3*10.5
SNM 62.5
I”NM() = = K( ) = 2.7 = 9.279 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là:
ixk = Kxk 2 I”N4(0) = 2 *1.8*25.775 =65.612 kA
5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’




Từ sơ đồ trên, rút gọn
X2
X29 = X1 + X2 // X3 = X1 +
2
0.092
= 0.0608 + = 0.1068
2
Biến đổi (X4, X5, X6) thành sao Y (X30, X31, X32)
X4 * X5 0.164*0.164
X30 =  = 0.0526
X 4  X 5  X 6 0.164  0.164  0.1833
X4 * X6 0.164*0.1833
X31 =  = 0.0588
X 4  X 5  X 6 0.164  0.164  0.1833


--- 52 ---
X5 * X6 0.164*0.1833
X32 =  = 0.0588
X 4  X 5  X 6 0.164  0.164  0.1833




Sơ đồ rút gọn




X33 = X32 + X10 = 0.0588+ 0.2138 = 0.2726
Biến đổi sao Y (X29, X30, X13) thành  thiếu (X34, X35)
X29 * X30
X34 = X29 + X30 +
X13
0.1068*0.0526
= 0.1068 + 0.0526 + = 0.192
01726
X30 * X13
X35 = X30 + X13 +
X29
0.0526*0.1726
= 0.0526 + 0.1726 + = 0.3101
0.1068
Ghép E2 vào E3,4:
X 33 * X 35 0.2726 * 0.3101
X36 = X33 // X35 =  = 0.1451
X 33  X 35 0.2726  0.3101


--- 53 ---
Sơ đồ còn lại




Biến đổi sao Y (X31, X34, X36) thành  thiếu (X37, X38)
X31 * X34
X37 = X31 + X34 +
X36
0.0588 * 0.192
= 0.0588 + 0.192 + = 0.3286
0.1451
X31 * X36
X38 = X31 + X36 +
X34
0.0588*0.1451
= 0.0588 + 0.1451+ = 0.2483
0.192
Sơ đồ rút gọn cuối cùng:




- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
SHT 2400
XttHT.đm = X37 = 0.3286* = 7.8864
Scb 100
Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công
thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * = 16.733 kA
XttHTdm 3.Utb 7.8864 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy



--- 54 ---
SNM 3*62.5
XttNM.đm= X38 = 0.2483 = 0.8208
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.21 ; K( )= 1.32
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
3*SFdm 3*62.5
I”NM(0) = K(0) = 1.21 = 12.475 kA
3.Utb 3*10.5
3*SFdm 3*62.5
I”NM() = = K( ) = 1.32 = 13.609 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là:
I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 16.733 + 12.475 = 29.208 kA
I”N4’() = I”HT() + I”NM() = 16.733 + 13.609 = 30.342 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là:
ixk = Kxk 2 I”N4’(0) = 2 *1.8*29.208 = 74.352 kA
6. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5
Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và
máy phát MF1 nghỉ.




Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi
máy phát MF1, được sơ đồ:




- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống


--- 55 ---
SHT 2400
XttHT.đm = X26 = 1.204* = 28.896
Scb 100
Do XttHT.đm = 28.896 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công
thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * = 4.567 kA
XttHTdm 3.Utb 28.896 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
3*SFdm 3*62.5
XttNM.đm= X27 = 0.3951 = 0.9878
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1 ;K( )= 1.15
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
3*SFdm 3*62.5
I”NM(0) = K(0) = 1 = 10.31 kA
3.Utb 3*10.5
SNM 3*62.5
I”NM() = = K( ) = 1.15 = 11.856 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N5 là:
I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.567 + 10.31 = 14.877 kA
I”N5() = I”HT() + I”NM() = 4.567 + 11.856 = 16.423 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là:
ixk = Kxk 2 I”N5(0) = 2 *1.8*14.877 = 37.87 kA
7. Tính toán điểm ngắn mạch N6




I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 29.208 = 54.983 kA
I’’N6() = I’’N4() + I’’N4’() = 9.279 + 30.342 = 39.621 kA
--- 56 ---
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là:
ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 *1.8*54.983 = 139.964 kA
Kết quả tính toán ngắn mạch của phương án 1 được tổng hợp trong bảng dưới
đây:

Bảng 2.6. Tính toán ngắn mạch cho phương án 1.
Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”() , kA ixk , kA
220 N1 6.189 5.868 15.754
110 N2 8.896 6.197 22.645
N3 43.744 34.397 111.355
N4 25.775 9.279 65.612
10 N4 ’ 29.208 30.342 74.352
N5 14.877 16.423 37.87
N6 54.983 39.621 139.964


Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn
nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 29.208 kA .


3.3. TÍNH CÁC DÒNG NGẮN MẠCH CHO PHƯƠNG ÁN 2
3.3.1. Chọn các điểm tính toán ngắn mạch
HTĐ




--- 57 ---
Trong sơ đồ này phải chọn 7 điểm để tính ngắn mạch.
1. Điểm N1: Chọn khí cụ điện cho mạch 220 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy
điện và hệ thống.
2. Điểm N2: Chọn khí cụ điện cho mạch 110 kV. Nguồn cung cấp là nhà máy
điện và hệ thống.
3. Điểm N3: Chọn máy cắt điện cho mạch hạ áp máy biến áp tự ngẫu. Nguồn
cung cấp là nhà máy và hệ thống khi máy biến áp tự ngẫu TN1 nghỉ.
4. Điểm N4: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát. Nguồn cung cấp là máy
phát điện F1.
5. Điểm N4’: Chọn máy cắt điện cho mạch máy phát, nguồn cung cấp là toàn bộ
nhà máy và hệ thống trừ máy phát MF1.
6. Điểm N5: Chọn khí cụ điện cho mạch phân đoạn điện áp 10 kV. Nguồn cung
cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và máy
phát MF1 nghỉ.
7. Điểm N6: Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng
IN6 = IN4 + IN4’
3.3.2. Tính điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản
1. Điện kháng của hệ thống:
S 100
XHT = XHTđm cb  0.68 = 0.0283
SHT 2400
2. Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống:
Đường dây nối nhà máy với hệ thống là đường dây quan trọng nhất, điện kháng
của dây dẫn này lấy là x0 ≈ 0.4 Ω/km.
1 S 1 100
XD = x0.L cb = *0.4*86 = 0.0325
2 2
U cb 2 2302
3. Điện kháng của máy phát điện:
S 100
XF = X’’d cb = 0.1336 = 0.2138
SFdm 62.5
4. Điện kháng của kháng điện:
X K % Icb 10 5.499
XK = *  * = 0.1375
100 IdmK 100 4

--- 58 ---
7. Điện kháng của máy biến áp hai dây quấn:
Un % Scb 10.5*100
XB = *  = 0.1313
100 SBdm 100*80
8. Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu TN1, TN2
 Điện kháng cuộn cao:
1 Scb
XC = (UN(C-T) + UN(C-H) – UN(T-H) )
2 100* STNdm
1 100
= (11 + 32 - 20) = 0.0719
2 100*160
 Điện kháng cuộn hạ:
1 Scb
XH = (UN(C-H) + UN(T-H) - UN(C-T) )
2 100* STNdm
1 100
= (20 + 32 - 11) = 0.1281
2 100*160
 Điện kháng cuộn trung:
1 Scb
XT = (UN(C-T) + UN(T-H) - UN(C-H) )
2 100* STNdm
1 100
= (11 + 20 - 32) = - 0.003 < 0
2 100*160
Vì XT = - 0.003 < 0 và có giá trị tuyệt đối không đáng kể so với XC và XH 
để đơn giản trong tính toán có thể bỏ qua điện kháng cuộn trung.
3.2.3. Lập sơ đồ thay thế tính ngắn mạch
Sơ đồ thay thế tổng quát để tính ngắn mạch như hình dưới đây.




--- 59 ---
X1 = XHT + XD = 0.0283+0.0325 = 0.0608
X2 = X3 = XC = 0.0719
X4 = X5 = XH = 0.1281
X6 = X7 = XK = 0.1375
X8 = XB = 0.1312
X9 = X10 = X11 = X12 = XF = 0.2138
1. Tính dòng ngắn mạch tại N1.




Vì ngắn mạch tại điểm N1 sơ đồ có tính chất đối xứng nên dòng ngắn mạch không
đi qua kháng điện. Vậy trong sơ đồ thay thế tính ngắn mạch tại N1có thể bỏ qua
kháng điện.
X2 0.0719
X13 = X2 // X3 =  = 0.036
2 2
X 0.1281
X14 = X4 // X5 = 4  = 0.0641
2 2
X 0.1375
X15 = X6 // X7 = 6  = 0.0688
2 2
X 9 0.2138
X16 = X9 // X11 =  = 0.1069
2 2
X17 = X8 + X12 = 0.1312+ 0.2138 = 0.3451
Sơ đồ rút gọn




--- 60 ---
Ghép các nguồn E1,3 và E2 được:
X18 = X15 + X10 = 0.0688 + 0.2138 = 0.2826
X * X 18 0.1069* 0.2826
X19 = X16 // X18 = 16  = 0.0776
X 16  X 18 0.1069  0.2826
X20 = X14 + X19 = 0.0641 + 0.0776 = 0.1416
Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có:
X * X 17 0.1416 *0.3451
X21 = X20 // X17 = 20  = 0.1004
X 20  X 17 0.1416  0.3451
X22 = X21 + X13 = 0.1004 + 0.036 = 0.1364
Sơ đồ rút gọn cuối cùng:




- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy đổi về hệ tương đối định mức:
SHT 2400
XttHT.đm = X1 = 0.0608 = 1.4603
Scb 100
Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.685 ; K () = 0.75
Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống:
SHT 2400
I”HT(0) = K(0) = 0.685 = 4.127 kA
3Utb 3 * 230
SHT 2400
I”HT() = K () = 0.75 = 4.518 kA
3Utb 3 * 230
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy quy đổi về hệ tương đối định mức:
--- 61 ---
SNM 4 * 62.5
XttNM.đm= X19 = 0.1364 = 0.341
Scb 100
Tra đường cong tính toán ta được: K(0) = 2.9 ; K () = 2.17
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy


SNM 4*62.5
I NM(0) = K(0) = 2.9 = 1.82 kA
3Utb 3 * 230
SNM 4*62.5
I”NM() = K( ) = 2.17 = 1.362 kA
3Utb 3 * 230
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N1 là:
I”N1(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 4.127 + 1.82 = 5.947 kA
I”N1() = I”HT() + I”NM() = 4.518 + 1.362 = 5.88 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N1 là:
ixk = Kxk 2 I”N1(0) = 2 *1.8*5.947 = 15.138 kA
2. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2




Theo kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ của điểm N1 ta được sơ đồ rút gọn cho
điểm N2




--- 62 ---
X23 = X1 + X13 = 0.0608 + 0.036 = 0.0968
Ghép các nguồn E1,3 và E2:
X24 = X15 + X10 = 0.1069+ 0.2138= 0.2826
X * X 24 0.1069  0.2826
X25 = X16 // X24 = 16  = 0.0776
X 16  X 24 0.1069  0.2826
X26 = X25 + X14 = 0.0776 + 0.0641 = 0.1416




Ghép các nguồn E1,2,3 và E4 ta có:
X * X 26 0.3451* 0.1416
X27 = X17 // X26 = 17  = 0.1004
X 17  X 26 0.2826  0.1416
Sơ đồ rút gọn



- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống quy về hệ tương đối định mức:
SHT 2400
XttHT.đm = X23 = 0.0968 = 2.3232
Scb 100
Tra đường cong tính toán được : K(0) = 0.42 ; K () = 0.445
Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống:
SHT 2400
I”HT(0) = K(0) = 0.42 = 5.061 kA
3Utb 3*115
SHT 2400
I”HT() = K () = 0.445 = 5.362 kA
3Utb 3*115
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
SNM 4 * 62.5
XttNM.đm= X27 = 0.1004 = 0.251
Scb 100

--- 63 ---
Tra đường cong tính toán ta được: K0 = 2.97; K = 2.37
-Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
SNM 4*62.5
I”NM(0) = K(0) = 2.97 = 3.728 kA
3.Utb 3 *115
SNM 4*62.5
I”NM() = K( ) = 2.37 = 2.975 kA
3.Utb 3 *115
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N2 là:
I”N2(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 5.061 + 3.728 = 8.788 kA
I”N2() = I”HT() + I”NM() = 5.362 + 2.975 = 8.336 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là:
ixk = Kxk 2 I”N2(0) = 2 *1.8*8.788 = 22.371 kA
3. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3




Biến đổi sơ đồ:
X28 = X1 + X3 = 0.0608 + 0.0719 = 0.1327
X29 = X8 + X12 = 0.1313 + 0.2138 = 0.3451
Nhập E2 và E3 rồi biến đổi  ( X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta có:
X 7 * X 10 0.1313 * 0.2138
X30 =  = 0.052
X 7  X 10  X 11 0.1313  0.2138  0.2138
X 7 * X 11 0.1313  0.2138
X31 =  = 0.052
X 7  X 10  X 11 .1313  0.2138  0.2138
X 10 * X 11 0.2138 * 0.2138
X32 =  = 0.0809
X 7  X 10  X 11 0.1313  0.2138  0.2138

--- 64 ---
Sơ đồ rút gọn




Biến đổi tiếp:
X33 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801
X34 = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895
Biến đổi Y( X28, X29, X33) thành  thiếu (X35, X36) ta có:
X28 * X33
X35 = X28 + X33 +
X29
0.1327 * 0.1801
= 0.1327 + 0.1801 + = 0.3822
0.3451
X29 * X33
X36 = X29 + X33 +
X28
0.3451* 0.1801
= 0.3451 + 0.1801 + = 0.9935
0.1327
Sơ đồ còn lại:




X32 * X36 0.0809 * 0.9935
X37 = X32 // X36 = = = 0.0748
X32  X36 0.0809  0.9935
Biến đổi Y( X34, X35, X37) thành  thiếu (X38, X39) ta có:


--- 65 ---
X34 * X35
X38 = X34 + X35 +
X37
0.1895 * 0.3822
= 0.1895+ 0.3822 + = 1.54
0.0748
X34 * X37
X39 = X34 + X37 +
X35
0.1895 * 0.0748
= 0.1895 + 0.0748 + = 0.3014
0.3822
Ghép các nguồn E1 và E2,3,4:
X39 * X9 0.3014*0.2138
X40 = X39 // X9 = = = 0.1251
X39  X9 0.3014  0.2138
Sơ đồ rút gọn cuối cùng



- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
SHT 2400
XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26
Scb 100
Do XttHT.đm = 36.26 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công
thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * =3.639 kA
XttHTdm 3.Utb 36.26 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy:
SNM 4 * 62.5
XttNM.đm= X40 = 0.1251 = 0.3123
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 3.2 ;K( )= 2.23
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy:
SNM 4*62.5
I”NM(0) = K(0) = 3.2 = 3.639 kA
3.Utb 3*10.5
SNM 4*62.5
I”NM() = = K( ) = 2.23 = 30.655 kA
3.Utb 3*10.5

--- 66 ---
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là:
I”N3(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 35.741 = 47.627 kA
I”N3() = I”HT() + I”NM() = 3.639 + 30.655 = 34.293 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là:
ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 *1.8*47.627 = 121.24 kA
4. Tính dòng ngắn mạch tại N4
Víi nguån cung cÊp chỉ cã m¸y ph¸t MF1, ta ®· cã kÕt
qu¶ tÝnh to¸n nh­ ë ph­¬ng ¸n 1




Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4 là:
I”N4(0) = 25.775 kA
I”N4() = 9.279 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4 là:
ixk = 65.612 kA




5. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4’




--- 67 ---
Áp dụng các kết quả tính toán và biến đổi trên, nhập E2 và E3 rồi biến đổi (
X10, X7, X11) sang Y (X30, X31, X32 ) ta đã có:
X30 = X31 = 0.052
X32 = 0.0809
Biến đổi tiếp: X40’ = X6 + X30 = 0.1375+ 0.052 = 0.1895
X41 = X5 + X31 = 0.1281 + 0.052 = 0.1801
X2 0.0719
X42 = X1 + X2 // X3 = X1 + = 0.0608 + = 0.0968
2 2
Vậy sơ đồ còn lại:




Biến đổi (X4, X40’, X41) thành Y(X43, X44, X45)
X 4 * X 40 ' 0 .1 2 8 1 * 0 .1 8 9 5
X43 =  = 0.0488
X 4  X 40 '  X 41 0 .1 2 8 1  0 .1 8 9 5  0 .1 8 0 1
X 4 * X 41 0 .1 2 8 1 * 0 .1 8 0 1
X44 =  = 0.0464
X 4  X 40 '  X 41 0 .1 2 8 1  0 .1 8 9 5  0 .1 8 0 1
X 40 ' * X 41 0 .1 8 9 5 * 0 .1 8 0 1
X45=  =0.0686
X 4  X 40 '  X 41 0 .1 2 8 1  0 .1 8 9 5  0 .1 8 0 1
X46 = X45 + X32 = 0.0686 + 0.0809 = 0.1495
Sơ đồ rút gọn:




--- 68 ---
Biến đổi sao Y(X42, X17, X44) thành  thiếu (X47, X48)
X42 * X44
X47 = X42 + X44 +
X17
0.0968 * 0.0464
= 0.0968 + 0.0464 + = 0.1562
0.3451
X44 * X17
X48 = X44 + X17 +
X42
0.0464 * 0.3451
= 0.0464 + 0.3451+ = 0.5567
0.0968
X 46 * X 48 0.1495 * 0.5567
X49 = X46 // X48 =  = 0.1178
X 46  X 48 0.1495  0.5567
Sơ đồ còn lại:




Biến đổi Y(X43, X47, X49) thành  thiếu (X50, X51):
X43 * X47
X50 = X43 + X47 +
X49


--- 69 ---
0 .0 4 8 8 * 0 .1 5 6 2
= 0.0488 + 0.1562 + = 0.2696
0 .1 1 78
X43 * X49
X51 = X43 + X49 +
X47
0 .0 488 * 0 .1 17 8
= 0.0488 + 0.1178 + = 0.2034
0.15 62
Sơ đồ rút gọn cuối cùng:



- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống:
SHT 2400
XttHT.đm = X50 = 0.2696* = 6.4584
Scb 100
Do XttHT.đm = 7.8864 > 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo công
thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * = 20.433 kA
XttHTdm 3.Utb 6.4584 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy:
SNM 3*62.5
XttNM.đm= X51 = 0.2034 = 0.5083
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.96 ; K( )= 1.8.
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy:
3*SFdm 3*62.5
I”NM(0) = K(0) = 1.96 = 20.207 kA
3.Utb 3*10.5
3*SFdm 3*62.5
I”NM() = = K( ) = 1.8 = 18.558 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N4’ là:
I”N4’(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 20.433 + 20.207 = 40.64 kA
I”N4’() = I”HT() + I”NM() = 20.433 + 18.558 = 38.991 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N4’ là:
ixk = Kxk 2 I”N4’(0) = 2 *1.8*40.64 = 103.454 kA
6. Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5
--- 70 ---
Nguồn cung cấp là nhà máy điện và hệ thống điện khi máy biến áp tự ngẫu TN1 và
máy phát MF1 nghỉ.




Dựa vào kết quả tính toán và biến đổi sơ đồ tính cho điểm ngắn mạch N3 bỏ đi
máy phát MF1, được sơ đồ:



- Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống
SHT 2400
XttHT.đm = X38 = 1.54* = 36.26
Scb 100
Do XttHT.đm = 36.2664> 3 nên dòng ngắn mạch nhánh hệ thống được tính theo
công thức:
1 SHT 1 2400
I”HT(0) = I”HT() = * = * = 3.639 kA
XttHTdm 3.Utb 36.2664 3*10.5
- Điện kháng tính toán của nhánh nhà máy
SNM 3*62.5
XttNM.đm= X39 = 0.3014 = 0.7808
Scb 100
Tra đường cong tính toán được: K(0)= 1.26 ;K( )= 1.37
Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy
SNM 3*62.5
I”NM(0) = K(0) = 1.26 = 12.99 kA
3.Utb 3*10.5
SNM 3*62.5
I”NM() = = K( ) = 1.37 = 14.124 kA
3.Utb 3*10.5
Dòng ngắn mạch tổng hợp tại N3 là:
--- 71 ---
I”N5(0) = I”HT(0) + I”NM(0) = 3.639 + 12.99 = 16.629 kA
I”N5() = I”HT() + I”NM() = 3.639 + 14.124 = 17.763 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N5 là:
ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 *1.8*16.629 = 42.331 kA
8. Tính toán điểm ngắn mạch N6
I’’N6(0) = I’’N4(0) + I’’N4’(0) = 25.775 + 40.64 = 56.181 kA
I’’N6() = I’’N4() + I’’N4’() = 9.279 + 31.127 = 40.406 kA
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm N6 là:
ixk = Kxk 2 I”N3(0) = 2 *1.8*56.181 = 143.013 kA


Bảng 3.7. Tính toán ngắn mạch cho phương án 2
Cấp điện áp, kV Điểm ngắn mạch I”(0), kA I”() , kA ixk , kA
220 N1 5.947 5.88 15.138
110 N2 8.788 8.336 22.371
N3 47.627 34.293 121.24
N4 25.775 9.279 65.612
10 N4’ 40.64 38.991 103.454
N5 16.629 17.763 42.331
N6 56.181 40.406 143.013


Qua các số liệu đã tính toán được trong bảng trên ta thấy, dòng điện ngắn mạch lớn
nhất đi qua đầu cực máy phát là I”F = max{I”N4; I”N4’ }= I”N4’= 40.64 kA .




--- 72 ---
CHƯƠNG IV
SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CÁC PHƯƠNG ÁN, LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU


Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế, kỹ
thuật từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điêù kiện kỹ thuật, các chỉ tiêu
kinh tế cao. Thực tế, chênh lệch vốn đầu tư vào thiết bị giữa các phương án chủ yếu
phụ thuộc chênh lệch vốn đầu tư vào các máy biến áp và các mạch của thiết bị phân
phối mà vốn đầu tư cho thiết bị phân phối chủ yếu là máy cắt điện và dao cách ly.
Nhưng do số lượng dao cách ly của 2 phương án khác nhau không nhiều và giá dao
cách ly là không đáng kể so với máy biến áp và máy cắt điện. Vì thế để tính toán
vốn đầu tư cho thiết bị phân phối trước hết ta chọn máy cắt điện cho từng phương
án.
4.1. CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN.
Chủng loại máy cắt điện được chọn phù hợp với nơi đặt và nhiệm vụ của nó.
Thông thường các máy cắt cùng cấp điện áp được chọn cùng chủng loại. Các máy
cắt điện được chọn theo những điều kiện sau:
 Điện áp định mức của máy cắt UđmMC phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của
mạng điện
UđmMC ≥ Uđm.lưới
 Dòng điện định mức của máy cắt IđmMC phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện
làm việc cưỡng bức đi qua máy cắt Icb
IđmMC ≥ Icb
 Dòng ngắn mạch tính toán IN không được vượt quá dòng điện cắt định
mức của máy cắt Icđm
Icđm ≥ IN
 Dòng điện ổn định lực động điện:

--- 73 ---
Iđ.đm ≥ ixk
Ngoài ra các máy cắt được chọn cần thoả mãn điều kiện về ổn định nhiệt. Tuy
nhiên các máy cắt nói chung khả năng ổn định nhiệt khá lớn, đặc biệt với những
loại máy cắt có dòng điện định mức lớn hơn 1000A. Khi đó không cần xét đến
điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt.


4.1.1. Phương án 1
1. Phía điện áp cao (220 kV)
Trong phương án này cần phải chọn 5 máy cắt ở cấp điện áp 220 kV: 2 máy cho
đường dây kép nối nhà máy với hệ thống, 2 máy cho phía cao của máy biến áp liên
lạc, 1 máy cắt liên lạc giữa 2 thanh góp 220 kV .
Từ kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức (cho ở bảng 2.7, trang 40) và dòng ngắn
mạch phía cao áp (bảng 3.1, trang ):
220 "
I cb = 0.353 kA; I N 1 (0) = 6.189 kA; ixk = 15.754 kA

Tra sách “Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp” (Nguyễn Hữu Khái, NXB Khoa
học và Kỹ thuật, 2004), phụ lục V.III, trang 234, chọn các máy cắt điện SF6 của
hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 4.1. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 220 kV

Loại máy UđmMC, IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
kV kA kA kA 103USD/cái

3AQ1 245 4 40 100 80



2. Phía điện áp trung (110 kV)
Do phụ tải ở phía điện áp trung gồm 4 đường dây đơn, 1 đường dây kép (coi tương
đương 6 lộ), nên ta sử dụng hệ 2 thanh góp có thanh góp vòng.

--- 74 ---
Phải chọn 10 máy cắt điện ở cấp điện áp này: 6 máy cho các đường dây cung cấp
cho phụ tải trung áp, 2 máy cho phía 110 kV của 2 máy biến áp bộ, 1 máy liên lạc
giữa 2 thanh góp 110 kV, 1 máy liên lạc giữa thanh góp vòng và các thanh góp
chính .
Tương tự như trên, kết quả tính toán các dòng điện cưỡng bức, dòng ngắn mạch đi
qua máy cắt ở cấp diện áp 110 kV:
110 "
I cb = 0.344 kA; I N 2 (0) = 8.896 kA; ixk = 22.645 kA

Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính
được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 4.2. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 110 kV

IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
Loại máy UđmMC, kV
kA kA kA 103USD/cái

3AQ1 123 4 40 100 50




3. Phía hạ áp (10 kV)
Ở cấp điện áp 10 kV cần chọn 5 máy cắt: 1 máy cắt giữa 2 phân đoạn của thanh
góp UF , 2 máy cắt nối máy phát với thanh góp UF , 2 máy cho phía hạ của 2 máy
biến áp liên lạc.

 Các dòng điện cưỡng bức phía điện áp thấp:
F
- Dòng đi qua đầu cực máy phát: I cb = 3.61kA

- Dòng qua phía hạ của máy biến áp liên lạc: I cb TN = 4.81 kA
H



quaK
- Dòng qua kháng phân đoạn: I cb = 2.32 kA

 Các dòng điện ngắn mạch:
-Dòng ngắn mạch qua đầu cực máy phát:


--- 75 ---
I”(0)= 29.208 kA, ixk= 74.352 kA
-Dòng ngắn mạch qua phía hạ của máy biến áp liên lạc:
I”(0)= 43.744 kA, ixk= 111.355 kA
-Dòng ngắn mạch qua kháng phân đoạn:
I”(0)= 14.877 kA, ixk= 37.87 kA
Mạch qua kháng phân đoạn chọn máy cắt SF6 loại 8DA10 của hãng SIEMENS.
Mạch máy phát chọn máy cắt ít dầu MГГ- 10- 4000- 45УЗ, mạch phía hạ máy biến
áp tự ngẫu chọn máy cắt ít dầu MГГ- 10- 5000- 63КУЗ đều do CHLB Nga sản
xuất.
Bảng 4.3. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 10 kV

UđmMC, IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
Mạch điện Loại máy
kV kA kA kA 103 USD/cái

Mạch máy phát
MГГ-10-4000-
10 4 45 120 30
45УЗ


Mạch MBA liên lạc
MГГ-10-5000-
10 5.6 63 170 30
63УЗ

Mạch qua kháng 8DA10 12 2.5 40 110 25



4.1.2. Phương án 2
1. Phía điện áp cao (220 kV)
Chọn 5 máy cắt ở cấp điện áp 220 kV: 2 máy cho đường dây kép nối nhà máy với
hệ thống, 2 máy cho phía cao của máy biến áp liên lạc, 1 máy cắt liên lạc giữa 2
thanh góp 220 kV.
Từ kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức:
220 "
I cb = 0.357 kA; I N 1 (0) = 5.947 kA; ixk = 15.138 kA



--- 76 ---
Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính
được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 4.4. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 220 kV

IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
Loại máy UđmMC, kV
kA kA kA 103USD/cái

3AQ1 245 4 40 100 80



2. Phía điện áp trung (110 kV)
Phải chọn 9 máy cắt điện ở cấp điện áp này: 6 máy cho các đường dây cung cấp
cho phụ tải trung áp, 1 máy cho phía 110 kV của máy biến áp bộ,1 máy liên lạc
giữa 2 thanh góp 110 kV, 1 máy liên lạc giữa thanh góp vòng và các thanh góp
chính .
Tương tự như trên, kết quả tính toán các dòng điện cưỡng bức, dòng ngắn mạch đi
qua máy cắt ở cấp diện áp 110 kV:
110 "
I cb = 0.344 kA; I N 2 (0) = 8.788 kA; ixk = 22.371 kA

Chọn các máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS loại 3AQ1 với các thông số chính
được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 4.5. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 110 kV

IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
Loại máy UđmMC, kV
kA kA kA 103USD/cái

3AQ1 123 4 40 100 50



3. Phía hạ áp (10 kV)




--- 77 ---
Ở cấp điện áp 10 kV cần chọn 7 máy cắt: 2 máy cắt giữa 3 phân đoạn của thanh
góp UF , 3 máy cắt nối 3 máy phát với thanh góp UF , 2 máy cho phía hạ của 2 máy
biến áp liên lạc.

 Các dòng điện cưỡng bức phía điện áp thấp:
F
- Dòng đi qua đầu cực máy phát: I cb = 3.61kA

- Dòng qua phía hạ của máy biến áp liên lạc: I cb TN = 8.978 kA
H



quaK
- Dòng qua kháng phân đoạn: I cb = 3.57 kA

 Các dòng điện ngắn mạch:
-Dòng ngắn mạch qua đầu cực máy phát:
I”(0)= 40.64 kA, ixk= 103.454 kA
-Dòng ngắn mạch qua phía hạ của máy biến áp liên lạc:
I”(0)= 47.627 kA, ixk= 121.24 kA
-Dòng ngắn mạch qua kháng phân đoạn:
I”(0)= 16.629 kA, ixk= 42.331 kA
Mạch qua kháng phân đoạn và mạch máy phát chọn máy cắt chân không loại 3AH*
của hãng SIEMENS. Mạch phía hạ máy biến áp tự ngẫu chọn máy cắt ít dầu MГГ-
10- 9000/1800 do CHLB Nga sản xuất.
Bảng 4.6. Các tham số chính của máy cắt điện cấp điện áp 10 kV
IđmMC, Icđm, Iđ.đm, Giá,
Mạch điện Loại máy UđmMC, kV
kA kA kA 103 USD/cái

Mạch máy phát 3AH* 12 4 - - 30

Mạch MBA liên lạc MГГ- 10- 9000/1800 10 9 90 - 35

Mạch qua kháng 3AH* 12 4 - - 30



Các loại máy cắt cho các phương án được tổng hợp trong bảng dưới đây.

--- 78 ---
Bảng 4.7. Lựa chọn máy cắt điện cho cả 2 phương án
Đại lượng định mức
Cấp Đại lượng tính toán Lo¹i
điện Mạch điện 220
m¸y
I cb , I”(0), ixk, Uđm, Iđm, Icđm, Iđ.đm,
P/A áp c¾t
kA kA kA kV kA kA kA

220 Mạch cao áp 0.353 6.189 15.754 3AQ1 245 4 40 100

110 Mạch trung áp 0.344 8.896 22.645 3AQ1 123 4 40 100
MГГ-10-
1 Mạch máy phát 3.61 29.208 74.352 4000- 10 4 45 120
45УЗ
MГГ-10-
10.5 Mạch MBA liên lạc 4.81 43.744 111.355 5000- 10 5.6 63 170
63УЗ

Mạch qua kháng 2.32 14.877 37.87 8DA10 12 2.5 40 110

220 Mạch cao áp 0.357 5.947 3AQ1 245 4 40 100

110 Mạch trung áp 0.344 22.371 8.788 3AQ1 123 4 40 100

2 Mạch máy phát 3.61 40.64 103.454 3AH* 12 4 - -
MГГ- 10-
10.5 Mạch MBA liên lạc 8.978 47.627 121.24 9000/1800 10 9 90 -

Mạch qua kháng 3.57 16.629 42.331 3AH* 12 4 - -



4.2. TÍNH TOÁN KINH TẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Để tính toán so sánh kinh tế, cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành của các
phương án. Khi tính vốn đầu tư của các phương án chỉ xét đến máy biến áp và thiết
bị phân phối. Vốn đầu tư các thiết bị phân phối ở các cấp điện áp chủ yếu do máy
cắt điện quyết định. Như vậy vốn đầu tư cho một phương án được xác định theo
biểu thức sau
V = KT  VT + VTBPP
Trong đó
VT : là vốn đầu tư cho các máy biến áp.
KT : là hệ số tính đến tiền vận chuyển và xây lắp máy biến áp, hệ số này
phụ thuộc vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy
biến áp.
--- 79 ---
VTBPP : Vốn đầu tư thiết bị phân phối.
- Chi phí vận hành hàng năm P được xác định theo công thức sau:
P = Pk + PP + Pt
Trong đó:
- Pk : Tiền khấu hao về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. Pk được xác định theo công
aV
thức Pk =
100
V: là vốn đầu tư cho một phương án
a: là % định mức khấu hao, lấy a= 8.4%
- Pt : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện. Pt được xác
định theo công thức: Pt=  .  A

 : Giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện,
lấy  = 500 VND/kWh.
A : Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện (kWh), chủ yếu là
tổn thất trong máy biến áp .
- Chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa và bảo dưỡng định kỳ, trả lương công nhân,...
), chi phí này không đáng kể so với chi phí sản xuất, nó cũng ít khác nhau giữa các
phương án. Do đó khi đánh giá hiệu quả các phương án ta bỏ qua nó.
Để so sánh kinh tế giữa các phương án ta xác định chi phí tính toán hàng năm của
các phương án
V
C=  P  Y.
Tdm
Trong đó: Tdm - là thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn, đối với Việt Nam quy định,
Tdm = 8 năm
Y - là thiệt hại do mất điện gây ra.
P - Phí tổn vận hành hàng năm.
4.2.1. Phương án 1


--- 80 ---
1. Sơ đồ thiết bị phân phối
®u ê n g d ©y k Ðp
110 kV




220 kV




10 kV




~ ~ ~ ~
MF1 MF2 MF3 MF4

2. Vốn đầu tư cho thiết bị.
a) Vốn đầu tư cho máy biến áp
Trong phương án 1 sử dụng các máy biến áp và giá của như bảng dưới đây.
Số lượng máy, Đơn giá,
Loại máy biến áp KT
cái 103Rub/cái
ATдцтH – 125/220 2 185 1.4
Тдц – 80/110 2 91 1.5


Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp (kể cả chi phí chuyên chở, xây lắp) của
phương án 1 là :
--- 81 ---
VT = (2  1.4  185 + 2  1.3  91)  103 = 754.6  103 Rub
Quy đổi ra tiền Việt nam với tỷ giá: 1 Rub = 40000 VND
VT = 754.6  103 Rub = 754.6  103  40000 = 30.184  109 VND
b) Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối
Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp được tính ở bảng sau.
Cấp điện áp, Mạch điện Số lượng, Đơn giá, Thành tiền,
Kiểu máy cắt
kV cái 10 USD/cái 103 USD
3


220 kV Mạch cao áp 3AQ1 5 80 400
110 kV Mạch trung áp 3AQ1 10 50 500
MГГ-10-4000- 30
Mạch máy phát 2 60
45УЗ

10 kV MГГ-10-5000- 30
Mạch MBA liên lạc 2 60
63УЗ

Mạch qua kháng 8DA10 1 25 25


Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:
VTBPP = ( 400 + 500+ 60 + 60 + 25 )  103 = 1045  103 USD
Quy đổi ra tiền Việt nam với tỷ giá: 1 USD = 15000 VND
Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:
VTBPP = 865  103 USD = 1045  103  15000 = 15.675  109VND
Tổng vốn đầu tư cho phương án 1
V1 = VT + VTBPP = ( 30.184+ 15.675)  109= 45.859  109 VND
c) Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Chi phí do tổn thất điện năng:
Pt = .A
Với :  = 500 VND/kWh
A = 5679.918  103 kWh

--- 82 ---
Vậy: Pt = 500  5679.918  103 = 2.84  109 VND
- Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn (Pk) :
a  V1 8.4  45.859  109
Pk   = 3.852  109 VND
100 100
Vậy chi phí vận hành hàng năm :
P1 = Pt + Pk = 2.84  109 + 3.852  109 = 6.69  109 VND
d) Chi phí tính toán hàng năm
V1 45.859  109 9
C1 = + P1 =  6.69  109 = 12.42  10 VND
Tdm 8

4.2.2.Phương án 2
1. Sơ đồ thiết bị phân phối
®u ê n g d ©y k Ðp
110 kV




220 kV




10 kV




~ ~ ~ ~
MF1 MF2 MF3 MF4

--- 83 ---
2. Vốn đầu tư cho thiết bị
a) Vốn đầu tư cho máy biến áp
Trong phương án 2 sử dụng các máy biến áp và đơn giá như bảng dưới đây.
Số lượng máy, Đơn giá,
Loại máy biến áp KT
cái 103Rub/cái
ATдцтH – 160/220 2 200 1.4
Тдц – 80/110 1 91 1.5


Vậy tổng vốn đầu tư mua máy biến áp (kể cả chi phí chuyên chở, xây lắp) của
phương án 1 là :
VT = (2  1.4  200 + 1  1.3  91)  103 = 678.3  103 Rub
Quy đổi ra tiền Việt nam với tỷ giá: 1 Rub = 40000 VND
VT = 678.3  103 Rub= 678.3  103  40000 = 27.132  109 VND
b) Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối
Vốn đầu tư thiết bị phân phối theo từng cấp điện áp được tính ở bảng sau.
Cấp điện áp, Số lượng, Đơn giá, Thành tiền,
Mạch điện Kiểu máy cắt
kV cái 103 USD/cái 103 USD
220 kV Mạch cao áp 3AQ1 5 80 400
110 kV Mạch trung 3AQ1 9 50 450
áp
Mạch máy 3AH* 3 30 90
phát

10 kV Mạch MBA MГГ- 10- 9000/1800 2 35 70
liên lạc
Mạch qua 3AH* 2 30 60
kháng



Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:
VTBPP = ( 400+ 450 + 90 + 70 + 60 )  103 = 1070  103 USD
Quy đổi ra tiền Việt nam với tỷ giá: 1 USD = 15000 VND
Tổng vốn đầu tư cho thiết bị phân phối:

--- 84 ---
VTBPP = 1070  103 USD= 1070  103  15000 = 16.05  109VND
Tổng vốn đầu tư cho phương án 2
V2 = VT + VTBPP = ( 27.132+ 16.05)  109= 43.182  109 VND
e) Tính phí tổn vận hành hàng năm
- Chi phí do tổn thất điện năng:
Pt =   A
Với:  = 500 VND/kWh
A = 3785.741  103 kWh
Vậy: Pt = 500  3785.741  103 = 1.9  109 VND
- Khấu hao vận hành hàng năm và sửa chữa lớn (Pk) :
a  V2 8.4  43.182  109 9
Pk    3.63  10 VND
100 100
Vậy chi phí vận hành hàng năm :
P2 = Pt + Pk = 1.9  109 + 3.4  109 = 5.53  109 VND
f) Chi phí tính toán hàng năm
V2 43.182  109 9
C2 = + P2 =  5.53  109 = 10.93  10 VND
Tdm 8

4.3.3. So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chọn phương án tối ưu
Từ các kết quả tính toán các chỉ tiêu kinh tế cho 2 phương án, ta có bảng so sánh
về mặt kinh tế giữa 2 phương án :
Vốn đầu tư, Phí tổn vận hành hàng năm, Chi phí tính toán hàng năm,
Phương án
109 VND 109 VND 109 VND
1 45.859 6.69 2.42
2 43.182 5.53 10.93


Nhận thấy:
V1  V2 45.859  43.182
  0.0584 = 5.84% > 5%.
V1 45.859

--- 85 ---
P  P2 6.69  5.53
1
  0.1734 = 17.34% >5%.
P1 6.69

Hai phương án có những chỉ tiêu kỹ thuật gần tương đương nhau. Phương án 2 có
vốn đầu tư, phí tổn vận hành hàng năm cũng như chi phí tính toán hàng năm đều
thấp hơn nhiều so với phương án 1.
Vậy quyết định chọn phương án 2 để thiết kế nhà máy được giao.




--- 86 ---
CHƯƠNG V
CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN


Những thiết bị chính trong nhà máy điện ( máy phát, máy biến áp, máy cắt, dao
cách ly,... ) được nối với nhau bằng hệ thống các thanh góp và cáp điện lực.
5.1. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP
Để nối từ đầu cực của các máy phát lên máy biến áp, thanh góp cấp điện áp máy
phát người ta dùng hệ thống thanh dẫn cứng. Còn để nối từ máy biến áp lên thanh
góp 220 kV và 110 kV cũng như các thanh góp này sử dụng thanh dẫn mềm.


5.1.1.Chọn thanh dẫn cứng
1. Chọn tiết diện thanh dẫn
Như đã xác định ở phần tính toán dòng điện cưỡng bức, đã xác định được dòng
F
điện làm việc cưỡng bức của mạch máy phát là : I cb = 3.61 kA.

Với giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là cp = 70oC, nhiệt
độ môi trường xung quanh là o’= 42oC, và nhiệt độ khi tính toán là 0 = 25oC.
Từ đó có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là:
θ cp  θ 0 ' 70  42
khc =   0.789
θ cp  θ 0 70  25

Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép:
Icb ≤ Icpkhc.
Do đó:
Icb 3.61
Icp   = 4.575 kA
k hc 0.789

Tra phụ lục, chọn thanh dẫn bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình vẽ, quét
sơn và có các thông số như bảng dưới đây.
--- 87 ---
Kích thước , mm Tiết diện một Mômen trở kháng, cm3 Dòng điện
Icp cả hai
h b c R cực, mm2 Một thanh Hai thanh thanh, A
Wx-x Wy-y wyo –yo
125 55 6.5 10 1370 5500
50 9.5 100




Hình 6.1. Tiết diện hình máng.
2. Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Thanh dẫn có dòng cho phép Icp = 4.575 kA > 1000 A nên không cần kiểm tra điều
kiện ổn định nhiệt.
3. Kiểm tra ổn định động
Với cấp điện áp 10 kV, lấy khoảng cách giữa các pha là a = 45 cm, khoảng cách
giữa 2 sứ L = 180 cm.
 Xác định lực tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.
L 2 180
Ftt  1.76  108   i xk  1.76 10 8   (74.352 103 ) 2  389.187 kG
a 45
 Mômen uốn tác dụng lên một nhịp thanh dẫn.
F  L 389.187 180
M   7005 KG.cm
10 10
 Ứng suất tác dụng xuất hiện trên tiết diện thanh dẫn:
M 7005
 tt    70.05( Kg 2 )
Wyo  yo 100 cm
tt < cpCu = 1400 kG/cm2 nên điều kiện này được thoả mãn.
 Xác định khoảng cách L1 giữa các miếng đệm:



--- 88 ---
12.Wyy ( cpCu  1 )
L1 
f
Trong đó :
cpCu : ứng suất chịu uốn cho phép của đồng, cpCu = 1400 kG/cm2
f : lực tác dụng trên 1 cm chiều dài thanh dẫn, kG/cm.
Do đó f có thể xác định như sau :
1
f  1.76  108   (0.5i xk ) 2 =
b
1
f  1.76  108   (0.5  74.352 10 3 ) 2  4.423 kG/cm
5.5

12  9.5(1400  70.05)
Vậy: L1 =  185.52 cm
4.423
Ta thÊy L1 = 185.52 cm > L = 180 cm do ®ã gi÷a 2 sø ®ì
cña mét nhÞp thanh dÉn kh«ng cÇn ®Æt thªm miÕng ®Öm mµ
thanh dÉn ®· chän vÉn ®¶m b¶o æn ®Þnh ®éng khi ng¾n
m¹ch.
 Kiểm tra có xét đến dao động riêng của thanh dẫn :
Tần số dao động riêng của thanh dẫn được xác định theo biểu thức
6
3.56 E  J yo  yo .10
fr 
L2 S 

Trong đó :
L : Độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ , L =180 cm
E : Mô men đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, ECu = 1.1  106 kG/cm2
Jy 0 y 0 : Mô men quán tính đối với y0- y0, Jy 0 y 0 = 100 cm4

S : Tiết diện ngang của thanh dẫn, S = 13.7 cm2
 : Khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn Cu = 8.93 g/cm3
Do đó ta có :



--- 89 ---
3.56 11106  625 106
fr   15489 Hz
1802 2 13.7  8.93 103

Giá trị này nằm ngoài khoảng tần số cộng hưởng  = (4555) Hz và 2 =
(90110) Hz.Vì vậy thanh dẫn đã chọn thoã mãn điều kiện ổn định động khi xét
đến dao động thanh dẫn .
5.1.2.Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng
Chọn loại sứ đặt trong nhà với điều kiện:
Uđm sứ  Uđmlưới =10 kV.
Tra bảng chọn loại sứ ta chọn loại sứ đỡ O- 10 - 1250-KBY3 có:
Uđm = 10 kV.
Fph = 1250 kG.
H = 225mm = 22.5cm.



h Ftt
F'tt

H'

H




1. Kiểm tra ổn định động :
Dựa trên điều kiện:
Độ bền sứ : Ftt'  Fcp = 0.6Fph = 0.61250=750 kG.
Trong đó:
Fcp – lực cho phép tác dụng trên đầu sứ, kG
Fph – lực phá hoại cho phép của sứ, kG
Ftt' được xác định theo công thức:
H'
Ftt' = Ftt 
H
Ftt đã tính ở trên Ftt = 389.187 kG.
h
h = 12.5 => H ' = H + = 22.5 + 6.25 = 28.75cm.
2


--- 90 ---
' H' 28.75
Ftt = Ftt  = 389.187  = 497.3 kG.
H 22.5
Ta thấy rằng Ftt' = 497.3 kG < 0.6Fph = 750 kG.
Vậy sứ đã chọn đảm bảo yêu cầu .
5.1.3.Chọn dây dẫn mềm
Trong nhà máy nhiệt điện khoảng cách giữa các máy biến áp với hệ thống thanh
góp cao áp, trung áp cũng như chiều dài các thanh góp là nhỏ, do đó ta chọn dây
dẫn mềm theo dòng điện làm việc cho phép qua nó trong tình trạng làm việc cưỡng
bức.
khc.Icp  Icb
I cb
Hay I cp 
khc

Trong đó :
Icb : Dòng làm việc cưỡng bức tính toán ở cấp điện áp đang xét
Icp : Dòng làm việc cho phép của dây dẫn sẽ chọn.
khc : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh.
1. Dây dẫn từ máy biến áp tự ngẫu lên thanh góp cao áp 220 kV
Như ở chương 2 đã xác định được dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn
trong trường hợp này là Icb = 0.357 kA.
Do đó :
Icb 0.357
Icp    0.452 kA
k hc 0.789

Với Icp= 0.452 kA, chọn loại dây nhôm lõi thép ACO - 300 có Icp = 690 A, đường
kính dây dẫn bằng 24 mm, đặt dây dẫn 3 pha trên đỉnh một tam giác đều. Khoảng
cách giữa các pha phụ thuộc vào cấp điện áp tại nơi đặt dây dẫn mềm.
Cụ thể:Cấp điện áp 220 kV tương ứng với D = 4  5 m. Chọn D = 5 m = 500 cm.
a) Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 220 kV.


--- 91 ---
BN
Fmin   F.
C
Với:
A. s
C: hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ dây dẫn, với dây dẫn AC có C = 88 ( ).
mm 2
BN: là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch.
Ta có:
BN = BNCK + BNKCK
Trong đó:
BNCK : là xung lượng nhiệt của thành phần dòng ngắn mạch chu kỳ.
BNKCK : là xung lượng nhiệt của thành phần dòng ngắn mạch không chu kỳ
- Để xác định xung lượng nhiệt của thành phần dòng ngắn mạch chu kỳ ta sử dụng
phương pháp giải tích đồ thị. Khi đó:
n
2 2I i21  I i2
BNCK = I
i 1
tbi Δt i với I tbi
2
, Δt i  t i  t i 1

Từ kết quả tính toán dòng ngắn mạch ở chương III, xác định được giá trị hiệu dung
của dòng ngắn mạch thành phần chu kỳ tại các thời điểm tại điểm N1 như trong
bảng sau:
t,s 0 0.1 0.2
KHT(t) 0.685 0.66 0.625
KNM(t) 2.9 2.45 2.25
IHT(t), kA 4.127 3.976 3.765
INM(t), kA 1.820 1.538 1.412
IN1(t), kA 5.947 5.514 5.177

Từ bảng kết quả trên tính được
I2  I2 5.947 2  5.5142
I2 
tb1
0 0.1
  32.882 kA 2
2 2
2 2
I I 5.514  5.177 2
2
I2
tb2  0.1 0.2   28.603 kA 2
2 2

Ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ
2
2
BNCK = I
i 1
tbi Δt i = 32.822  0.1 + 28.603  0.1 =


--- 92 ---
= 26.585 kA2.s = 6.148  106 A2.s
-Xác định xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ:
BNKCK = I(o)2 Ta
Trong ®ã :
Ta h»ng sè thêi gian t­¬ng ®­¬ng cña l­íi, víi l­íi
®iÖn cã U  1000(V) cã thÓ lÊy Ta = 0.05 sec.
BNKCK = I 2 1 (0) Ta = (5.947103)2  0.05 = 1.768  106 A2.s
N


Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N1 là:
BN = BNCK + BNKCK = ( 6.148+ 1.768).106 = 7.197  106 A2.s
Do đó
7.197 106 2 2
Fmin   31.97 mm < F = 300 mm
88
Vậy dây dẫn phía 220 kV đã chọn đảm bảo ổn định nhiệt.
b) Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang
Để đảm bảo không phát sinh vầng quang thì: Uvq > Uđm =220 kV
a
Trong đó : UVQ = 84mr lg
r
m: hệ số xét tới bề mặt nhẵn của dây dẫn, chọn m = 0.95
r : bán kính dây dẫn r = 1.2 cm.
a : khoảng các giữa các trục dây dẫn a = 500 cm.
Thay vào công thức trên ta có :
500
UVQ = 840.951.2 lg = 250.87kV.
1. 2
Ta thấy UVQ > Uđm lưới =220 kV thoả mãn.
Vậy dây dẫn mềm đã chọn thoả mãn điều kiện tổn thất vầng quang.
2. Chọn dây dẫn mềm từ máy biến áp lên thanh góp 110 kV
Dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn là Icb = 0.344 kA.
Do đó :
Icb 0.344
Icp    0.436 kA
k hc 0.789

- Với Icp= 0.436 kA ta chọn loại dây ACO - 450có Icp = 835 A, đường kính dây
dẫn bằng 28.8 mm. Khoảng cách giữa các pha là D= 4m = 400 cm.

--- 93 ---
a) Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
Tiết diện nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt của cấp điện áp 110 kV.

BN
Fmin   F.
C
- Để xác định xung lượng nhiệt của thành phần dòng ngắn mạch chu kỳ ta sử dụng
phương pháp giải tích đồ thị. Khi đó
n
2 2I i21  I i2
BNCK = I
i 1
tbi Δt i với I tbi
2
, Δt i  t i  t i 1

Từ sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch tại N2
t,s 0 0.1 0.2
KHT(t) 0 0.685 0.685
KNM(t) 4.6 3.5 3.1
IHT(t), kA 3.122 3.122 3.122
INM(t), kA 5.774 4.393 3.891
IN1(t), kA 8.896 7.515 7.013

Từ bảng kết quả trên ta tính được

2 I2  I2 8.8962  7.5152
I 
tb1
0 0.1
  67.804 kA 2
2 2
2 2
I I 7.515  7.0132
2
I2  0.1 0.2 
tb2  52.829 kA 2
2 2

Ta có xung lượng nhiệt thành phần chu kỳ
2
2
BNCK = I
i 1
tbi ti = 67.804  0.1 + 52.829  0.1 =

= 12.063 kA2.s = 12.063  106 A2.s
- Xác định xung lượng nhiệt của thành phần không chu kỳ
BNKCK = I 2 2 (0)  Ta = (8.896  103)2  0.05 = 3.957  106 A2.s
N


Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại N2 là:
BN = BNCK + BNKCK = ( 12.063+ 3.957)  106 = 16.02  106 A2.s
Do đó

--- 94 ---
16.02  106 2 2
Fmin   45.48 mm < F = 300 mm
88
Vậy dây dẫn phía 110 kV đã chọn đảm bảo ổn định nhiệt
b) Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang
Để đảm bảo không phát sinh vầng quang thì
Uvq > Uđm =110 kV
400
U vq  84  0.92 1.44  lg( )  202.6 kV > 110 kV
1.44
Vậy dây dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện phát sinh vầng quang
3. Chọn thanh góp 220 kV
Thanh góp 220 kV chọn giống như dây dẫn mềm nối từ máy biến áp tự ngẫu lên
thanh góp 220 kV tức là chọn dây ACO - 300.
Các điều kiện kiểm tra như với dây dẫn mềm ở cấp điện áp 220 kV và đều thoả
mãn
4. Chọn thanh góp 110 kV
Thanh góp 110 kV chọn giống như dây dẫn mềm nối từ máy biến áp lên thanh
góp 110 kV. Tức là chọn dây ACO – 300.
Các điều kiện kiểm tra như với dây dẫn mềm ở cấp điện áp 110 kV và đều thoả
mãn
5.2.CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LI.
1. Chọn máy cắt
Máy cắt đã được chọn giống như trong bảng 4.7 trong chương V.
2. Chọn dao cách li
Dao cách li được chọn theo các điều kiện sau:
- Điện áp định mức : Uđm CL > UđmL
- Dòng điện định mức: Iđm CL > Icb
- ổn định nhiệt : I 2 .tnh > BN
nh


- ổn định lực động điện : ildd > ixk

--- 95 ---
Đối với dao cách li có Iđm > 1000 A thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định
nhiệt.
Dao cách li được chọn như bảng sau.
Đại lượng định mức
Cấp Đại lượng tính toán

điện áp, Mạch điện Loại dao cách ly
I cb , I”(0), ixk, Uđm, Iđm, Ixk, Iđ.đm,
kV
kA kA kA kV kA kA kA

220 Mạch cao áp 0.357 5.947 15.138 SGCT-245/800 245 0.8 31.5 80

110 Mạch trung áp 0.344 8.788 22.371 SGCPT-123/800 123 0.8 31.5 80

Mạch máy phát 3.61 40.64 103.454 PBP-10/4000 10 4 - -

10 Mạch MBA liên lạc 8.978 47.627 121.24 PBK-20-12500 20 12.5 - -

Mạch qua kháng 3.57 16.629 42.331 PBP-10/4000 10 4 - -



5.3. CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) VÀ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI).
Trong nhà máy điện, máy biến điện áp và máy biến dòng điện được sử dụng với
nhiều mục đích như đo lường, bảo vệ rơ le, tự động hoá, tín hiệu điều khiển, kiểm
tra cách điện, hoà đồng bộ, theo dõi các thông số. Chúng có mặt ở các cấp điện áp
trong nhà máy.
Việc chọn máy biến điện áp và máy biến dòng điện phụ thuộc vào tải của nó. Điện
áp định mức của chúng phải phù hợp với điện áp định mức của mạng.
5.3.1.Chọn máy biến điện áp.
1. Cấp điện áp 220 kV
Ở cấp điện áp 220 kV để kiểm tra cách điện, cung cấp cho bảo vệ rơ le, tự động
hoá, ta chọn 3 biến điện áp 1 pha nối dây theo sơ đồ Yo /Y o/ , loại HK - 220 - 58
có các thông số kỹ thuật sau:

- Điện áp sơ cấp: USdm = 220000 ,V
3

- Điện áp thứ cấp chính: UT1dm = 100 ,V
3

--- 96 ---
- Điện áp thứ cấp phụ: UT2 dm = 100, V
- Cấp chính xác 0.5 và công suất: S = 400, VA
2. Cấp điện áp 110 kV
Chọn 3 biến điện áp 1 pha loại HK - 110 - 58 có các thông số kỹ thuật sau:

- Điện áp sơ cấp: USđm = 110000 ,V
3

- Điện áp thứ cấp chính: UT1dm = 100 ,V
3

- Điện áp thứ cấp phụ: UT2 dm = 100 , V
3
- Cấp chính xác 0.5 và công suất S = 400, VA
3. Cấp điện áp mạch máy phát
Máy biến điện áp chọn phải thoả mãn điều kiện sau:
- Điện áp định mức: UBU dm > UdmL= 10 kV
- Công suất định mức: Tổng phụ tải S2 nối vào BU phải bé hơn hoặc bằng phụ tải
định mức của BU, với cấp chính xá đã chọn, tức là :

S2 < SBU dm với S2 = ( Pdc ) 2  ( Q dc ) 2

Trong đó Pdc và Qdc là tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng các
dụng cụ đo mắc vào biến điện áp.
Dụng cụ phía thứ cấp của máy biến điện áp là công tơ nên dùng hai máy biến điện
áp một pha nối theo sơ đồ V/V
Các dụng cụ đo lường sử dụng qua máy biến điện áp được ghi ở bảng sau.
Số Phụ tải BU: AB Phụ tải BU: BC
Phần tử Ký hiệu
TT P, (W) Q,(VAR) P, (W) Q,(VAR)
1 Vôn kế B-2 7.2 - - -
2 Oát kế tác dụng ? - 335 1.8 - 1.8 -
3 Oát kế phản kháng ? - 335 1.8 - 1.8 -
4 Oát kế tự ghi H - 348 8.3 - 8.3 -
5 Oát kế phản kháng tự ghi H - 348 8.3 - 8.3 -
6 Tần số kế  - 340 - - 6.5 -
7 Công tơ tác dụng ? - 675 0.66 1.62 0.66 1.62
8 Công tơ phản kháng ?-675M 0.66 1.62 0.66 1.62
9 Tổng 28.72 3.24 28.02 3.24

--- 97 ---
Phụ tải máy biến điện áp pha A:
S2 = SAB = ( PAB ) 2  ( QAB )2  28.722  3.242  28.9 VA
PAB 28.72
Cos =   0.99
S AB 28.9

Phụ tải máy biếnđiện áp pha C:
S2 = SBC = ( PBC )2  ( QBC )2  28.022  3.242  28.21 VA

PBC 28.02
Cos = =  0.99
QBC 28.21

Vì phụ tải của các biến điện áp là các dụng cụ đo lường nên ta chọn máy biến điện
áp kiểu HOM – 10 có các thông số sau:
- Điện áp định mức cuộn sơ cấp: USdm = 10500 V
- Điện áp định mức cuộn thứ cấp: UTdm = 100 V
- Công suất định mức: S = 75 VA
- Công suất định mức cực đại: S = 640 VA
- Cấp chính xác: 0.5
Để chọn dây dẫn nối từ biến điện áp đến các đồng hồ ta xác định dòng trong các
pha A, B, C như sau:
SAB 28.9
IA = =  0.289 A
U AB 100
SBC 28.21
IC = =  0.282 A
U BC 100

Để đơn giản trong tính toán coi: IA = IB  0.289 A, cosAB = cosBC  1
Khi đó ta có: IB = 3 IA = 3  0.289 = 0.5 A
Điện áp giáng trong dây A và B là:
. . . . .  l
 U  ( I A  I B )r  ( I A  I B )
F


--- 98 ---
Để đơn giản bỏ qua góc lệch pha giữa IA và IB, mặt khác ta lấy khoảng cách từ BU
đến các đồng hồ đo là 50 m. Theo điều kiện  U% < 5% ta có:
 l
(IA + IB)  5%
F

Hay thiết diện của dây dẫn phải thoả mãn:
( I A  I B )   l (0.289  0.5)  0.0175  50
F  = 1.381 mm2
0.5 0.5

Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn dây dẫn bằng đồng có tiết diện F = 1.5 mm2
5.3.2.Chọn máy biến dòng điện.
1. Cấp điện áp 220 và 110 kV kV
Chọn BI theo điều kiện:
UđmBI  Uđmlưới
IđmBI  Icb
110
Với cấp điện áp 110kV có: I cb = 0.344(kA)
220
Với cấp điện áp 220kV có: I cb = 0.357(kA).
Vậy chọn các loại BI có các thông số sau:
Iđm
Uđm Bội số ổn Bội số ổn (A) Cấp chính Phụ tải Ildd
Loại BI
(kV) định động định nhiệt Thứ xác () (kA)
Sơ cấp
cấp
TH-110M 110 75 60/1 1000 5 0.5 0.8 145
TH-220-3T 220 75 60/1 600 5 0.5 2 54


2. Cấp điện áp máy phát
Biến dòng điện được đặt trên cả 3 pha, mắc hình sao.
Máy biến dòng điện được chọn cần thoã mãn các điều kiện sau:
-Cấp chính xác : Vì phụ tải của BI có công tơ nên cấp chính xác chọn 0.5
-Điện áp định mức : UBI.đm  Umạng.đm = 10 kV
-Dòng điện định mức : ISC.đm  Icb = 3.61 kA
-Phụ tải thứ cấp định mức ZBI.đm : Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải
thứ cấp Z2 không vượt quá phụ tải định mức:
Z2 = Zdc + Zdd  ZBIđm

--- 99 ---
Trong đó :
Zdc : Tổng phụ tải các dụng cụ đo.
Zdd : Tổng trở của dây dẫn nối biến dòng điện với dụng cụ đo.
Ngoài ra nó cần phải thoã mãn các điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt khi có
ngắn mạch
Ta chọn biến dòng kiểu TIII - 10 có các thông số sau:
- Điện áp định mức : UBIđm=10 kV.
- Dòng điện sơ cấp định mức : ISCđm = 4000 A
- Dòng điện thứ cấp định mức : ITCđm = 5 A
- Cấp chính xác : 0.5
- Phụ tải định mức : Z2BIđm = 1.2.
- Từ điều kiện Z2 = Zdc + Zdd  ZBIđm , ta suy ra :
Zdd  ZBIđm - Zdc
  ltt
Hay  ZBIđm - Zdc
F
  ltt
F
Z BIdm  Z dc

Trong đó :
F : Tiết diện dẫn từ BI đến các dụng cụ đo lường.
 : Điện trở suất của vật liệu dây dẫn
ltt : Chiều dài tính toán của dây dẫn từ BI đến các dụng cụ đo lường.
Công suất tiêu thụ của các cuộn dây của các đồng hồ đo lườngcho trong bảng sau.
Phụ tải
Số TT Phần tử Loại
Pha A Pha B Pha C
1 Ampemét  - 378 0.1 0.1 0.1
2 Oát kế tác dụng ? - 335 0.5 - 0.5
3 Oát kế tác dụng tự ghi H - 348 10 - 10
4 Oát kế phản kháng ? - 335 0.5 - 0.5
5 Oát kế phản kháng tự ghi H - 318 10 - 10

--- 100 ---
6 Công tơ tác dụng ? - 675 2.5 - 2.5
7 Công tơ phản kháng ? - 673M 2.5 2.5 2.5
8 Tổng 26.1 2.6 26.1
Tổng phụ tải của các pha : SA = SC = 26.1 VA ; SB = 2.6 VA
Phụ tải lớn nhất là : Smax = SA = SC = 26.1 VA
Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A (hay pha C) là :
S 26.1
Zdc = 2
S
 = 1.044 
I TC.dm 52

Ta chọn dây dẫn bằng đồng có cu = 0.0175 (mm2/m) và giả sử chiều dài từ biến
dòng điện đến các dụng cụ đo là : l = 30m. Vì sơ đồ là sao đủ nên ta có ltt = l =
30m.
Tiết diện của dây dẫn được chọn theo công thức sau :
cu  l 0.0175  30 2
F   3.365 mm
Z BIdm  Z dc 1.2  1.044


Căn cứ vào điều kiện này ta chọn dây dẫn bằng đồng với tiết diện F = 4 mm2
Biến dòng điện kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó quyết định bởi điều
kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát.
Biến dòng điện đã chọn không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì nó có dòng sơ cấp định
mức trên 1000 A.
Ta có sơ đồ nối dây các thiết bị đo:




--- 101 ---
5.4.CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO PHỤ TẢI ĐỊA PHƯƠNG.
Phụ tải địa phương được cung cấp bằng đường cáp chôn trong đất. Tiết diện cáp
được chọn theo chỉ tiêu kinh tế. Cáp được chọn phải có điện áp định mức phù hợp
với điện áp định mức của mạng điện, phải thoả mãn điều kiện phát nóng lúc bình
thường cũng như lúc sự cố, thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch.
5.4.1.Chọn cáp.
Phụ tải cấp điện áp 10.5 kV gồm
Hai đường dây cáp kép: P = 3.8 MW; Cos = 0.8
P 3.8
S=  = 4.75 MVA
Cos 0.8
Năm đường dây cáp đơn: P = 2 MW; Cos = 0.8
 S = 2.5 MVA
Tiết diện cáp được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Jkt
I lvbt
Scáp =
J kt
Trong đó:
Ilvbt : dòng điện làm việc bình thường.
1. Chọn tiết diện cáp đơn
 Chọn cáp

--- 102 ---
Phụ tải địa phương dùng cáp đồng. Các đường dây đơn có công suất S = 2.5 MVA.
Vậy dòmg điện làm việc bình thường là :
2.5
Ilvbt = = 0.137 kA= 137 A.
3 10.5
Từ đồ thị phụ tải địa phương ta tính thời gian sử dụng công suất cực đại là:
24

 PT i i
15.4  6  17.6  4  22  4  18.7  4  14.3  6
Tmax = 0
365  365
Smax 22
Tmax = 6825.5 (h)
Tra bảng với Tmax = 6825.5 (h) ứng với cáp lõi đồng có cách điện bằng giấy tẩm
dầu đặt trong đất ta có: Jkt = 2 A/mm2
137 2
Scáp =  68.5 mm
2
Tra bảng chọn loại cáp 3 lõi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và chất
dẻo không cháy, vỏ bằng chì đặt trong đất nhiệt độ của đất là 150C có:
S = 70 mm2; Uđm = 10 kV; Icp = 215 A
 Kiểm tra cáp chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài
Điều kiện là: K1K2Icp  Ilvbt
Trong đó:
K1 : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ nơi đặt cáp.
 cp   0'
K1 =
 cp   0
cp: nhiệt độ phát nóng cho phép của cáp cp = 600C
’0: nhiệt độ thực tế nơi đặt cáp = 250C
0: nhiệt độ tính toán tiêu chuẩn 150C
60  25
K1 = = 0.88
60  15
K2: hệ số điều chỉnh theo số cáp đặt song song với cáp đơn có K2 = 1
Thay số vào ta có
088  1  215 = 189.2 > Ilvbt = 137 A
Vậy cáp đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép
2. Chọn tiết diện cáp kép
Công suất mỗi đường dây cáp kép là S = 4.75 MVA
 Chọn tiết diện cáp kép theo dòng điện cưỡng bức.
Dòng điện làm việc cưỡng bức qua mỗi cáp là:
--- 103 ---
S 4.75
Icb =  = 0.261 kA= 261 A
3U 3 10.5
Tiết diện cáp được chọn là:
Scáp = Icb  261 = 130.5 mm2
J kt 2
Tra bảng chọn loại cáp ba pha lõi đồng cách điện bằng giấy tẩm dầu nhựa thông và
chất dẻo không cháy vỏ bằng chì đặt trong đất.
Uđm = 10 kV ; S = 150 mm2 ; Icp =270 A
 Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng lâu dài
Điều kiện kiểm tra : Icb ≤ KQTSC  ICP
Trong đó :
KQTSC : Hệ số quá tải khi sự cố, với cáp đồng đặt trong đất lấy
KQTSC=1.35.
S 4.75
Icb =  = 0.261 kA= 261 A
3U 3 10.5
KQTSC  ICP= 1.35  270= 346.5 A > Icb=
 I”CPSC = I”CP  KQTSC = 194,613 > 2.ILVmax = 194,069
S
Icb = = 2 x 0,1266 = 0,2532 KA
3U
Vậy cáp đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

5.4.2.Chọn máy cắt đầu đường dây MC1
Các máy cắt đầu đường dây được chọn cùng loại. Dòng cưỡng bức qua máy cắt
được tính toán cho đường dây kép khi một đường dây bị sự cố.
S 4.75
Icb =  = 0.261 kA
3U 3 10.5
§Ó chän m¸y c¾t ë phÝa 10.5 kV ta dùa vµo kÕt qu¶ tÝnh
to¸n ng¾n m¹ch ë ®iÓm ng¾n m¹ch N4 :

IN4(0) = 25.775 kA ; ixk = 65.612 kA.
Theo thiết kế tại các trạm địa phương đều đã lắp đặt loại máy cắt BM-10 có dòng
cắt Icđm = 20 kA.
Tra bảng chọn loại máy cắt BM-10-1000-20K có các thông số:
Uđm = 10 kV; Iđm = 1000 kháng điện; Icắt đm = 20 kA



--- 104 ---
Vấn đề là phải chọn kháng điện để hạn chế dòng ngắn mạch nếu có sự cố ngắn
mạch trên đường dây của phụ tải địa phương để dòng ngắn mạch không vượt quá
trị số Icắt đm = 20 kA.

5.4.3. Chọn kháng điện.
1. Kháng được chọn theo điều kiện:
Uđm K  Umạng = 10 kV
Iđm K  Icb
Theo nhiệm vụ thiết kế, phụ tải địa phương gồm 2 đường dây kép  3.8 MW  4 km
và 4 đường dây đơn  2 MW  3 km. Điện được lấy từ trên thanh góp 10 kV.Ta sử
dụng 3 kháng giống nhau K1, K2, K3 để hạn chế dòng ngắn mạch đến mức có thể
đặt được máy cắt BM-10-1000-20K và cáp của lưới điện phân phối có tiết diện
nhỏ nhất là 70 mm2 theo yêu cầu đầu bài.




K1 K2 K3
10 kV




~ ~ ~
MF1 MF2 MF3


Phân bố công suất qua kháng khi bình thường và trong các tình huống sự cố như
sau:
Công suất qua kháng K1 K2 K3
Chế độ
Bình thường 7.33 7.33 7.33
Sự cố K1 0 11 11
Sự cố K2 11 0 11

Dòng cưỡng bức qua kháng được chọn theo kháng có phụ tải lớn nhất:
--- 105 ---
11 103
Icb =  604.8 A
3  10.5
Tra phụ lục chọn kháng điện đơn bằng bê tông có cuộn dây nhôm loại PbA-10-750-
4 có IđmK=750A.
2. Xác định XK%:
Để tính giá trị này ta giả thiết ngắn mạch trên đường dây, ở điểm N7 .
Chọn Scb= 100 MVA, Ucb= 10.5 kV.
Nh­ ®· tÝnh trong ch­¬ng 4, ta tÝnh ®­îc dßng ng¾n m¹ch
t¹i ®iÓm N6 lµ
"
I N 5  56.181 kA
Điện kháng của hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là:
Scb 100
X HT  "
  0.098
3  U cb  I N 5 3  10.5  56.181
Dßng æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p lµ:
S1C1
InhS1 =
t1
S1: tiÕt diÖn c¸p = 70 mm2
C1: hÖ sè víi c¸p ®ång C = 141 AS1/2/S
Tc: thêi gian c¾t cña m¸y c¾t tC = 0.6 sec
70  141
Thay sè InhS1 = = 12.742 kA
0,6
Ph¶i chän ®­îc kh¸ng cã XK% sao cho h¹n chÕ ®­îc
dßng ng¾n m¹ch nhá h¬n hay b»ng dßng c¾t ®Þnh møc cña
m¸y c¾t ®· chän ®ång thêi ®¶m b¶o æn ®Þnh nhiÖt cho c¸p
cã tiÕt diÖn ®· chän nghÜa lµ:
I’’N7  (Ic®m vµ InhS)
I’’N7  (20 kA vµ 12.742 kA )
VËy cÇn chän kh¸ng cã XK% sao cho khi ng¾n m¹ch t¹i N7
,I’’N7  12.742 kA
Tõ s¬ ®å thay thÕ tÝnh to¸n ng¾n m¹ch ta cã:
- Khi ng¾n m¹ch t¹i N7
I cb
X = ''
IN7
Scb 100
Icb =  = 5.499 kA
3U 3 10.5
I’’N7 ®­îc chän b»ng dßng æn ®Þnh nhiÖt cña c¸p:

--- 106 ---
I’’N7 = 12.742 kA
Thay sè vµo ta cã:
5.499
X = = 0.432
12.742
MÆt kh¸c
X = XHT + XK  XK =X - XHT
XK = 0.432- 0,098 = 0.334
I dmK 0.75
XK% = X K 100 = 0.334 100 = 4.56%
I cb 5.499
VËy ta chän kh¸ng ®¬n bª t«ng d©y nh«m lo¹i PbA-10-750-4 có
XK% = 8%
3. TÝnh to¸n kiÓm tra l¹i kh¸ng ®· chän khi ng¾n m¹ch
t¹i N7
§iÖn kh¸ng t­¬ng ®èi cña kh¸ng ®iÖn ®· chän lµ:
I cb 5.499
XK = X K% = 0.08 = 0.587
I dm 0.75
Dßng ng¾n m¹ch t¹i N7 lµ
I cb 5.499
I’’N7 =  = 8.028 kA
X HT  X K 0.098  0.587
Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:
I’’N7 = 8.028 kA< Ic®m = 40 KA
I’’N7 = 8.028 kA< InhS = 12.742 KA
VËy kh¸ng ®· chän ®¹t yªu cÇu.




--- 107 ---
CHƯƠNG VI
CHỌN SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ TỰ DÙNG

Điều kiện tự dùng là phần điện năng tiêu thụ trong nhà máy điện nhưng nó giữ
vai trò rất quan trọng quyết định trực tiếp đến quá trình làm việc của nhà máy.
- Thành phần máy công tác của hệ thống tự dùng nhà máy điện phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như loại nhiên liệu công suất của tổ máy và nhà máy nói chung.
- Các máy công tác và các động cơ điện tương ứng của bất kỳ nhà máy nhiệt điện
nào cũng có thể chia thành hai phần.
- Những máy công tác đảm bảo sự làm việc của lò và tuốc bin của cá tổ máy.
- Những máy phục vụ chung không liên quan trực tiếp đến lò hơi và tuốc bin
nhưng lại cần cho sự làm việc của nhà máy.
Trong nhà máy nhiệt điện phần lớn phụ tải của hệ thống tự dùng là các động
cơ điện có công suất từ 200 kW trở lên. Các động cơ này có thể làm việc kinh tế
với cấp điện áp 6 kV. Các động cơ công suất nhỏ và thiết bị tiêu thụ điện năng khác
có thể nối vào điện áp 380/220 V.
Do sự phân bố phụ tải như vậy giữa lưới điện áp 6 kV và lưới điện áp 380/220 V
thì sơ đồ cung cấp điện hợp lý là máy biến áp nối tiếp nghĩa là tất cả công suất
được biến đổi từ điện áp của máy phát điện 10.5 kV đến điện áp lưới chính của hệ
thống 6 KV.

--- 108 ---
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện một cách hợp lý phân đoạn hệ thống tự dùng
phù hợp với sơ đồ nhiệt và điện của nhà máy.
Trong sơ đồ này dùng 4 máy biến áp cấp một có điện áp 10/6 kV. Một máy biến áp
dự trữ có cùng công suất được nối vào mạch hạ áp của máy biến áp tự ngẫu liên
lạc.
- Cấp tự dùng 380/220 (V) cùng bố trí 4 máy biến áp 6/0.4 kV và một máy biến
áp dự trữ.

6.1.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG CẤP I
Các máy biến áp Btd1, Btd2, Btd3, Btd4 là các máy biến áp cấp I, chúng có nhiệm
vụ nhận điện từ thanh góp 10.5 KV hoặc từ đầu cực máy phát cung cấp cho các phụ
tải tự dùng cấp điện áp 6 kV. Còn lại cung cấp tiếp cho phụ tải cấp điện áp 0.4 kV.
Từ đó công suất của chúng cần phải chọn phù hợp với phụ tải cực đại của các động
cơ ở cấp điện áp 6 KV và tổng công suất của các máy biến áp cấp II nối tiếp với nó.
Std max
SBđm   S Fdm = .
n
Trong đó,  - là % lượng điện tự dùng.  = 8%.
n- là số tổ máy, n= 4.
20
Stdmax = 20 MVA → SBđm   5 MVA
4




--- 109 ---
Hình 6.1. Sơ đồ sơ bộ nối điện tự dùng của nhà máy

Tra bảng chọn loại máy biến áp:
Uđm, Uđm,
Sđm, P0, PN,
Loại kV kV UN% I0 %
KVA kW kW
Cao Hạ
TMHC-6300/10.5 6300 10.5 6.3 8 46.5 8 0.9


6.2.CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ CẤP I
Công suất của máy biến áp dữ trữ cấp I được chọn phù hợp với chức năng của
nó. Thông thường, khi xét đến trường hợp khởi động lại máy phát thì máy biến áp
dự trữ cấp I được chọn theo điều kiện:
Std max
SBđm  1.5  S Fdm = 1.5 .
n
Như vậy: SBđm  1.5  8%  62.5= 7.5 MVA.
Tra bảng chọn máy biến áp:

--- 110 ---
Uđm, Uđm,
Sđm, P0, PN,
Loại kV kV UN% I0 %
kVA kW kW
Cao Hạ
TMHC-10000/10.5 10000 10.5 6.3 12.3 85 14 0.8


6.3.CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG CẤP II
Các máy biến áp tự dùng cấp II: Btd5, Btd6, Btd7, Btd8, dùng để cung cấp cho các
phụ tải cấp điện áp 380/220 V và chiếu sáng. Công suất của các loại phụ tải này
thường nhỏ nên công suất máy biến áp thường được chọn là loại có công suất từ
630-1000 KVA, loại lớn hơn thường không được chấp nhận vì giá thành lớn và
dòng ngắn mạch phía thứ cấp lớn.
Công suất của máy biến áp tự dùng cấp II được chọn như sau:
SBđm  (10  15)% SBđm(cấpI)

15 22  1000
SBđm   = 825 kVA
100 4
Tra bảng chọn loại máy biến áp TM-1000 có các thông số chính:
Sđm, Uđm, Uđm, P0, PN, UN% I0%
kVA cao, kV hạ, kV kW kW
1000 6.3 0.4 2 9 5 1

6.4.CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰ TRỮ CẤP II
Máy biến áp dự trữ cấp II được chọn hoàn toàn giống với máy biến áp tự dùng
cấp II.

6.5.CHỌN MÁY CẮT PHÍA MẠCH TỰ DÙNG CẤP 10 kV
Theo kết quả tính toán ngắn mạch tại điểm N6 trong chương III, đã có kết quả:
I”(0)= 56.181 kA, ixk = 143.013 kA.
Tra phụ lục chọn máy cắt chân không loại 3AH* của hãng SIEMENS có các thông
số như trong bảng sau:
Loại Uđm, kV Iđm, kA Icđm, kA
3AH* 12 4 63
6.6.CHỌN MÁY CẮT PHÍA MẠCH 6.3 kV


--- 111 ---
XHT XB2
EHT
N6 N9


Tính toán dòng ngắn mạch tại thanh góp phân đoạn 6 kV để chọn máy cắt.
Theo kết quả tính ngắn mạch ở chương III ta có:
I’’N6 = 56.181 kA
Điện kháng hệ thống tính đến điểm ngắn mạch N6 là:
I cb 100
XHT = ''
= = 0.098
I N6 3 10.5  56.181
Điện kháng của máy biến áp cấp 1
U n % Scb 8 100
XB1 =    = 1.27
100 S dmB 100 6.3
X = XHT + XB1 = 0.098 + 1.27 = 1.368
Dòng ngắn mạch siêu quá độ thành phần chu kỳ tại N9 là
I cb 100
N’’N9 = = = 6.7 kA
I 3  6.3  1.368

Căn cứ vào dòng ngắn mạch tại N9 ta chọn loại máy cắt 8DA-10 có các thông số kỹ
thuật:
Loại máy Uđm, Iđm, Icđm, Ilđđ, Inh/tnh
cắt kV A kA kA
8DA-10 12 3150 40 52 20/4



6.7.CHỌN AP-TO-MAT CHO PHỤ TẢI TỰ DÙNG CẤP 0.4 kV
Ap-to-mat được chọn theo điều kiện:
Uđm  Uđm mạng = 0.4 kV
Iđm  I lvmax
I cắt đm  I’’N
1000
Iđm.Ap-to-mat =IđmB.Tự dùngcấp 2 = = 1433.4 A
3  0.4
Để chọn dòng cắt định mức của ap-to- mat ta tính dòng ngắn mạch tại thanh cái
0.4 kV, tại điểm N8.
Lúc này có thể coi MBA tự dùng cấp II là nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch.
--- 112 ---
Sơ đồ thay thế:
N8


XB
6,3KV RB 0,4KV


PN U 2 2
U N %U dm
ZB = RB + jXB = 2
dm
106 +j 104
Sdm Sdm

9  0.42 6 5  0.42 4
ZB = 10  J 10 = 2.4+ j8
10002 1000
ZB = 2.42  82 = 8.35 (m)
-Dòng ngắn mạch tại N8 là:
U TB 400
I”N8=   27.7 kA
3.Z B 3  8.35
Căn cứ vào điều kiện chọn ap-to-mat và kết quả tính ngắn mạch, chọn ap-to-mat
loại M12 do hãng Merlin Gerin chế tạo có các thông số như trong bảng sau:
Uđm,V
Loại Iđm, A Số cực IcắtN , kA

690
M12 1250 3-4 40




TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Khái, Thiết kế Nhà máy điện và Trạm biến áp, NXB Khoa
học và kỹ thuật, 2004.


--- 113 ---
2. Đào Quang Thạch, Phạm Văn Hoà, Phần điện trong Nhà máy điện và
Trạm biến áp, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2004.
3. Lã Văn Út, Ngắn mạch trong Hệ thống điện, NXB Khoa học và kỹ thuật,
2000.
4. Phạm Văn Hoà, Ngắn mạch và đứt dây trong Hệ thống điện, NXB Khoa
học và kỹ thuật, 2003.
5. Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn thiết bị điện từ 0.4 đến 500 kV, NXB
Khoa học và kỹ thuật, 2004.




--- 114 ---
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản