THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT- ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất khi thiết kế nhà máy điện là một việc không thể thiếu
được để đảm bảo kinh tế trong xây dựng và vận hành.
Lượng điện năng do nhà máy phát ra phải cân bằng với điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng
điện và điện năng tổn thất.
Trong thực tế lượng điện năng tiêu thụ tại các hộ dùng điện luôn thay đổi. Do vậy, người ta
cần phải biết các đồ thị phụ tải, nhờ đó có thể chọn phương án vận hành hợp lý, chọn sơ đồ nối
điện phù hợp, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.
Từ những vấn đề đó đặt ra nhiệm vụ trước hết cho người thiết kế là phải tiến hành các công
việc : chọn máy phát điện, tính toán phụ tải và cân bằng công suất một cách hợp lý nhất.
I. Chọn máy phát điện
Theo yêu cầu thiết kế : nhà máy NĐNH gồm 5 tổ máy với tổng công suất 250 MW. Công
suất mỗi tổ máy là 50 MW. Tra trong sổ tay thiết kế ta chọn được loại máy phát điện đồng bộ
tua bin hơi có các thông số sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy phát điện
Loại MF n
Sdm
Pdm
Udm
Idm
cosα
Điện kháng tương đối
’’
v/ph MVA MVA kV
kA
Xd
Xd’
Xd

.
.(0, 4 + 0, 6.
)
100 0,85
5.62,5

Trong đó:
Stnm (t) : công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
P%(t) : phần% công suất phát của toàn nhà máy tại thời điểm t
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

1


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

cosϕF : hệ số công suất định mức của máy phát
Sdm∑ : tổng công suất biểu kiến định mức của nhà máy
Sdm∑ = n. SdmF
SdmF : công suất định mức của 1 tổ máy
n
: số tổ máy
Tại thời điểm t = ( 0÷4 ):
Stnm (0÷4) =

P %(0 ÷ 4)
80
.n.SdmF =
.5.62,5 = 250 MVA


Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
100
312,5

20÷22
90
281,25

12÷14
90
281,25

22÷24
90
281,25

2


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

2. Đồ thị phụ tải công suất tự dùng
Công suất tự dùng của NMNĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tố ( dạng nhiên liệu, loại tua bin,
công suất phát,…) và chiếm khoảng 5% -10% tổng công suất phát. Công suất tự dùng gồm 2
thành phần : thành phần thứ nhất (chiếm khoảng 40%) không phụ thuộc vào công suất phát của
nhà máy; phần còn lại (chiếm khoảng 60%) phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy.

281,25
STD
20,706
20,706
20,706
20,706
22,117
14÷16
312,5
23,53

16÷18
312,5
23,53

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
312,5
23,53

20÷22
281,25
22,117

12÷14
281,25
22,117


bảng 1.4
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
80
80
80
70
70
SDP
18,39
18,39
18,39
16,091
16,091
14÷16
90
20,69

16÷18
100
22,988

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3


Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
90
90
80
80
90
SUT
60,674
60,674
53,933
53,933
60,674
14÷16
100
67,415

16÷18
90
60,674

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20

0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
P%(t)
90
90
80
80
90
SUC
83,721
83,721
74,419
74,419
83,721
14÷16
90
83,721

16÷18
90
83,721

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

18÷20
100

⇒ STGC(0÷4) = 66,509 + 83,721 = 150,23 MVA
Tính toán tương tự cho các thời điểm khác, kết quả được ghi trong bảng:
bảng 1.7
Giờ
0÷4
4÷6
6÷8
8÷10
10÷12
12÷14
SVHT(t)
66,509
66,509
82,552
82,552
98,647
98,647
STGC(t)
150,23
150,23
156,971
156,971 182,368 182,368
14÷16
119,444
203,165

16÷18
123,885
207,606


250

STD
23,53
20,706

SDP
22,988
16,091

SUT
67,415
53,933

SUC
93,023
74,419

STGcao
207,606
150,23

Các phương án nối điện của nhà máy được dựa trên việc cân bằng công suất của nhà máy
và được thực hiện theo các nguyên tắc sau:

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

8



Lưới điện áp phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất nên ta dùng 2 mba
tự ngẫu làm liên lạc.
4. SUT = 67,415/53,933 ⇒ ghép 2 đến 3 bộ máy phát – mba phía trung vì SdmF = 62,5 MVA
5. Ghép từ 2 đến 3 bộ máy phát – mba 2 cuộn dây lên phía cao áp
6. Sdự phòng = 100 MVA nên không thể ghép 2 máy phát với 1 máy biến áp (mba).
Từ các điều kiện trên ta có các phương án sau:
a.
•
-

Phương án 1
Đặc điểm:
Dùng 2 mba 3 pha tự ngẫu làm liên lạc giữa các cấp điện áp
Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây nối bộ với máy phát để cấp điện cho phụ tải 110 kV và 220
kV
- Máy phát F3 và F4 được ghép vào thanh góp điện áp máy phát. Phụ tải cấp 10,5 kV được
lấy điện từ thanh góp này.
• Nhận xét:
- Luôn đảm bảo cung cấp điện cho các cấp điện áp
- Sơ đồ nối điện đơn giản, công suất của 2 mba tự ngẫu nhỏ

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

9


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ


I. Phân bố các cấp điện áp của máy biến áp (mba)
Việc phân bố công suất cho các mba cũng như cho các cấp điện áp của chúng được tiến hành
theo nguyên tắc : phân công suất cho mba trong sơ đồ bộ MF – MBA 2 cuộn dây là bằng phẳng
trong suốt 24 giờ. Phần thừa, thiếu còn lại là do mba liên lạc đảm nhận trên cơ sở đảm bảo cân
bằng công suất phát = công suất thu (không xét đến tổn thất).
1. Máy biến áp 2 cuộn dây
max
Sbộ = SdmF – 1/n. STD
= 62,5 – 23,53/5 = 57,79 MVA.
Trong đó:
n : số tổ máy
max
STD
: công suất tự dùng cực đại
SdmF : công suất định mức 1 tổ máy
2.Máy biến áp liên lạc
a. Phương án 1
SCT (t) = 1/2.[ SUT(t) - Sbộ ]
SCC (t) = 1/2.[ SVHT(t) + SUC(t) - 2Sbộ ]
SCH (t) = SCT (t) + SCC (t)
Tại thời điểm t = (0 ÷ 4)h:
SCT (0 ÷ 4) = 1/2.(60,62 – 57,79)
= 1,442 MVA
SCC (0 ÷ 4) = 1/2.(66,51 + 83,72 – 2.57,79) = 17,33 MVA
SCH (0 ÷ 4) = 1,41 + 17,33
= 18,77 MVA
Tính tương tự cho các thời điểm khác, kết quả ghi trong bảng
b. Phương án 2
SCT (t) = 1/2.[ SUT(t) - Sbộ ]
SCC (t) = 1/2.[ SVHT(t) + SUC(t) - Sbộ ]

17,33
18,77

14÷16
4,813
43,79
48,61

6÷8
- 1,93
20,69
18,77

16÷18
1,442
46,01
47,45

8÷10
- 1,93
20,69
18,77

18÷20
1,442
44,86
46,31

10÷12
1,442


4÷6
1,442
16÷18
46,22
1,442
47,66
74,91
76,35

6÷8
- 1,93
18÷20
49,59
1,442
47,662
73,76
75,2

8÷10
- 1,93
20÷22
49,59
- 1,93
47,662
63,36
61,43

10÷12
1,442

Sdm
MVA
80

TDU

UC , kV
242

121

UH ,kV

∆P0 ,kW

∆PN ,kW

UN%

I0%

10,5

70

310

10,5

0,55


Trong đó: n1 – số tổ máy ghép vào thanh góp máy phát
n – số tổ máy phát
a. Phương án 1
1
2
(2.62,5 − 23,53 − 16, 091) = 49,75 MVA
2
5
1
⇒ Sđm TN = 0,5 .49,75 = 99,497 MVA
max
Sthua
=

Vậy chọn mba tự ngẫu ATDUTH – 100 MVA có các thông số sau:
Loại
Sđm TN
Udm
UN%
∆PN
∆P0
ATDUTH 100

Uc

UT

UH



THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
1
3
(3.62,5 − 23,53 − 16, 091) = 78,645 MVA
2
5
1
⇒ Sđm TN = 0,5 .78,645 = 157,291 MVA
max
Sthua
=

Chọn mba tự ngẫu ATDUTH – 160 có các thông số sau:
Loại
Sđm TN
Udm
∆PN
∆P0
ATDUTH 160

Uc

UT

UH

242

121

• Sự cố 1: hỏng một bộ bên trung tại thời điểm phụ tải trung cực đại
- Điều kiện kiểm tra:
max
2.kqtsc .α .S dmTN ≥ SUT
⇔ 2.1,4.0,5.100 = 140 ≥ 67,415
Vậy điều kiện được thỏa mãn.
- Phân bố công suất khi sự cố:
1 max
.SUT
SCT= 2
1
F3+F4
)
SCH= .(n1.SdmF -SdpUTmaxx -STD
2

SCC=SCH-SCT
1
.67,415=33,707(MVA)
SCT= 2
1
1
SCH = (62,5-22,982- .23,53)=97,606(MVA)
2
5
SCC=SCH -SCT =63,599(MVA)

Do SCC= 63,599(MVA)
- Phân bố công suất:
max
SCT = SUT
− Sbo

1
UT max
SCH = min(n1.SdmF − S dp
− .STD ),140)
5
SCC = SCH − SCT

Công suất phía trung của MBATN
SCT=67,415-57,79=9,625(MVA)
Công suất phía hạ áp của MBATN:
1
5

SCH=min{62,5-22,988- 23,53),100}
=34,806(MVA).
Công suất phía cao của MBATN:
SCC=SH-ST=34,806-9,625=25,181


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

SCC=SCH-SCT=42,268+3,857=46,125(MVA).
SCC=46,125(MVA)Công suất không thiếu và lượng công suất còn phát thừa lên hệ thống.
b,Phương án 2:
UT max
UT max
UT max
max
-Sự cố 1: hỏng 1 bộ bên trung tải thời điểm phụ tải cực đại với SUT
ta có Sdp , SUC , SVHT .

-Điều kiện kiểm tra:
max
2.kqtsc .α .SdmTN ≥ SUT

2.1, 4.0,5.160 ≥ 67, 415
224 ≥ 67, 415


Lớp: d1-h3

17


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

SCC<SdmTN=>MBATN không bị quá tải.
-Công suất thiếu phát về hệ thống:
UT max
UT max
+ SUC
) − ( Sbo + 2.SUC )
Sthiếu=( ( SVHT

=(123,885+93,023)-(57,79+2.46,146)
=66,726(MVA).
HT

Ta thấy Sthiếu< Sduphong =>hệ thống không bị mất ổn định khi có sự cố.
•

Sự cố 2: hỏng MBATN tại thời điểm phụ tải trung cực đại ứng với
max
UT max
UT max
UT max
SUT
, Sdp
, SUC

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
UT max
UT max
+ SUC
) − ( Sbo + SCC ) .
Sthiếu= ( SVHT

= (123,885+93,023)-(57,79+87,681)
= 71,437(MVA).
HT

Sthiếu< Sduphong =>hệ thống không bị mất ổn định.
• Sự cố 3: hỏng 1 MBATN khi phụ tải trung đạt cực tiểu:
- Công suất phía trung áp của MBATN:
SCT=SUtmin-Sbộ=53,933-57,79=-3,857(MVA).
- Công suất phía hạ áp của MBATN:
UT min

SCH=(n1.SđmF- Sdp

UT min
− STD
).

1
5

= (2.62,5-16,091- .20,706)
=104,768(MVA).
- Công suất phía cao áp của MBATN:


∆A =  70 + 310(
)  .8760
80



= 2030269,3 kWh.
Tổn thất MBA phía 220kV:
57, 79 2 

∆A = 80 + 320(
)  .8760 = 2163581, 6(kWh) .
80



2) Tính toán tổn thất điện năng trong MBATN:
Để tính tổn thất điện năng trong MBATN trước hết phải tính tổn thất công suất ngắn mạch
cho từng cuộn dây:
 C 1
∆PNCH − ∆PNTH 
CT
∆
P
=
.(
∆
P
+


Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây MBA
• Phương án 1: ATDUTH100.
∆PNCT = 260(kW)

Ta có:

∆PNCH = ∆PNTH =

Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

1 CT
∆PN = 130(kW)
2
20


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
 C 1

CT
 ∆PN = 2 .∆PN = 130 


 T 1

CT
 ∆PN = .∆PN = 130 
2


∆A =1062543(kWh)

• Phương án 2: ATDUTH160.
∆PNCT = 380(kW)

Ta có:

1 CT
∆PN = 190(kW)
2

∆PNCH = ∆PNTH =

 C 1

CT
 ∆PN = 2 .∆PN = 190 


 T 1

CT
 ∆PN = .∆PN = 190 
2


C
 ∆PN = 570


Để chọn được kháng phân đoạn thì ta phải tính dòng cưỡng bức qua kháng.
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

21


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

Trường hợp 1:khi có sự cố MBALL B4(hoặc B3).
Để tìm công suất qua kháng lớn nhất ta tính lượng công suất ta tính lượng công suất truyền tải
qua cuộn hạ áp MBA B3.
S qB 3 = kqtsc .α .SdmB 3 với kqtsc =1,4.

=1,4.0,5.100=70(MVA).
1
5

1
2

max
max
− S UF
)
Vậy Sqk= SqB 3 − ( SdmF 3 − .STD

1
5


max
+ Khi Sdp ta có:

1
1
S qB = ( S dmF − Sdpm ax − .STD ) .
2
5
1
2

1
5

= .(62,5 − 22,988 − .23,53) .
Sv :Lê Hồng Sơn
Lớp: d1-h3

22


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ

=17,403(MVA).
1
2

->Sqk=SqB+ Sđpmin=28,897(MVA).
So sánh 2 trường hợp ta thấy:
S qkmax = max( S qksc1 , Sqksc 2 ) = 28,898( MVA) .


23


THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN NMĐ
1
S qksc1 = S qB − ( S dmF − STD − S I ).
5

=112-(62,5-23,53/5-7,471).
=61,677(MVA).
- Trường hợp sự cố MF
1 
2

S qB = .  2.S dmF − STD − S I − S II − S III ÷
2 
5
.

=46,3(MVA).
sc 2
-> Sqk = SqB + S I = 46,3 + 7, 471 =53,771

So sánh 2 trường hợp sự cố:
S qkmax = max( S qksc1 , Sqksc 2 ) = 61, 677( MVA) .

Dòng điện cưỡng bức:
I Cb =



Chọn SCB=100(MVA),UCB=UTB ở các cấp điện áp.Ta có
Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát:UCB1=10,5kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 5,5(kA) .
3U cb1
310,5

Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp trung: Ucb2=115kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 0,502(kA) .
3U cb1
3.115

Dòng điện cơ bản ở cấp điện áp máy phát:UCB3=230kV.
I Cb1 =

Scb
100
=
= 0, 251(kA) .
3U cb1