Thiết kế phần điện nhà máy điện công suất 500w 45

Xác định các phương án - chọn máy biến áp 2.1 Đề xuất các phương án 66789 15 2.1.1 Phương án

Phương án

Do dự trữ quay của hệ thống lớn hơn tổng công suất định mức của hai máy phát:

Do đó có thể ghép bộ hai máy phát điện - một máy biến áp tự ngẫu.

Như vậy phương án này dùng hai bộ hai máy phát - một máy biến áp tự ngẫu và một bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây.

Phương án III mang lại lợi ích rõ rệt bằng cách giảm số lượng máy biến áp và máy cắt ở cao áp so với hai phương án I và II Việc sử dụng ít chủng loại máy biến áp không chỉ giúp thuận lợi trong việc vận hành mà còn đơn giản hóa công tác bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị.

- Phải có thiết bị phân phối điện áp máy phát làm cho sơ đồ phức tạp, độ tin cậy cung cấp điện giảm xuống và giá thành tăng lên.

Dòng ngắn mạch trên thanh góp 10,5kV tăng cao do việc ghép đôi hai máy phát, gây khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp và thực hiện hòa lưới cho các máy phát điện bằng phương pháp tự đồng bộ.

Khi một trong hai máy biến áp tự ngẫu gặp sự cố, cả hai máy phát điện kết nối với máy biến áp đó cũng sẽ bị ảnh hưởng, dẫn đến sự giảm sút đáng kể về công suất phát Mặc dù công suất phát giảm, nhưng vẫn nằm trong giới hạn dự trữ quay của hệ thống.

Phương án

Trong phương án IV, ba bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây được kết nối vào thanh cái 220kV nhằm cung cấp điện cho phụ tải 220kV và bổ sung nguồn công suất vào hệ thống Đồng thời, hai bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn cũng được kết nối vào thanh cái 110kV Để đảm bảo liên lạc giữa các cấp điện áp 10,5kV, 110kV và 220kV, hai máy biến áp tự được sử dụng.

24 ngẫu 3 pha Phụ tải địa phương được cấp điện từ các máy biến áp liên lạc Phụ tải tự dùng lấy từ đầu cực của các máy phát.

Sơ đồ làm việc F1, F2, F3, Sdp, F4, F5 mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm tính tin cậy và chắc chắn trong hoạt động Nó đảm bảo tính linh hoạt cho các trạng thái vận hành khác nhau Đặc biệt, phụ tải địa phương được lấy từ phía hạ áp của máy biến áp liên lạc, giúp cung cấp điện liên tục và ổn định.

Phương án này có nhược điểm là yêu cầu sử dụng nhiều máy biến áp hai dây quấn, dẫn đến dòng công suất phải qua hai lần máy biến áp trước khi cung cấp cho phụ tải địa phương Hệ quả là vốn đầu tư ban đầu cho phương án này cao, kèm theo tổn thất lớn và thiết bị phân phối cao áp trở nên phức tạp và tốn kém.

Sau khi phân tích ưu nhược điểm của các phương án, phương án I và II được đánh giá là đơn giản và kinh tế hơn các phương án khác, đồng thời đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn cho các phụ tải Vì vậy, chúng tôi quyết định giữ lại phương án I và II để thực hiện các tính toán cụ thể nhằm lựa chọn phương án tối ưu.

2.2 Tính toán chọn máy biến áp

2.2.1 Phương án I a Chọn máy biến áp

- Điều kiện chọn công suất máy biến áp hai cuộn dây trong bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là: SđmB SđmF = 117,65 MVA

- Điều kiện chọn công suất máy biến áp tự ngẫu: tự ngẫu.

0,5 117, 65 = 235,3 MVA Bảng 2 -1: Bảng tham số máy biến áp cho phương án I b Phân bố công suất các cấp điện áp của máy biến áp (MBA)

Việc phân bố công suất cho máy biến áp và các cấp điện áp của chúng được thực hiện theo nguyên tắc phân công suất cho máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây, đảm bảo cân bằng công suất trong suốt 24 giờ Phần công suất thừa hoặc thiếu sẽ được máy biến áp liên lạc đảm nhận, không tính đến tổn thất trong quá trình hoạt động của máy biến áp.

Nguyên tắc này nhằm đảm bảo quy trình vận hành đơn giản, loại bỏ nhu cầu chọn máy biến áp trong sơ đồ bộ máy phát và máy biến áp hai cuộn dây có điều chỉnh dưới tải, từ đó giúp giảm thiểu đáng kể vốn đầu tư.

Theo nhận xét ở trên ta phân bố công suất cho các máy biến áp như sau:

- Các bộ máy phát – máy biến áp hai cuộn dây cho vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm với:

.S đmF ;  : Hệ số có lợi của máy biến áp

Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu có thể được tính toán với giả định rằng hệ số công suất ở cả hai phía là giống nhau.

Công suất truyền qua phía cao: S CTN(t) = 1 2 [ S HT (t) + S C (t) - S BC ]

Công suất truyền qua phía hạ: S HTN(t) =S TTN(t) + SCTN(t)

Thực hiện tính toán theo các công thức trên ta có bảng kết quả sau:

Bảng 2-2: Bảng phân bố công suất của phương án I trong chế độ bình thường

Công suất truyền qua phía trung: S TTN (t) =  S T (t) – 2.S BT 

Dấu “-” ở đây có ý nghĩa là chỉ chiều truyền tải công suất từ trung áp sang cao áp của máy biến áp tự ngẫu. c Kiểm tra quá tải

Máy biến áp hai dây quấn thường có tải bằng phẳng nhỏ hơn công suất định mức trong mọi chế độ hoạt động, do đó không cần thiết phải kiểm tra quá tải.

Ta chỉ cần kiểm tra quá tải máy biến áp tự ngẫu trong chế độ làm việc bình thường và sự cố.

- Khi làm việc bình thường:

Trong chế độ làm việc bình thường, hai máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 hoạt động với tải công suất từ hạ đến trung và lên cao Điều này dẫn đến việc cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu phải chịu tải nặng nhất.

Công suất lớn nhất tải qua cuộn nối tiếp là:

S nt max  Max{.(S TTN  S HTN )} Max{0,5.S CTN } 0,5.149,9459 74,9729 MVA

Ta có: S nt max = 74,9729 MVA < S tt =.S dmTN  0,5.250 125 MVA

Vậy máy biến áp tự ngẫu lựa chọn không bị quá tải khi làm việc bình thường.

Khi tất cả các máy phát hoạt động với công suất định mức, phụ tải tự dùng của máy phát đạt giá trị cực đại Trong trường hợp xảy ra sự cố với một bộ máy phát - máy biến áp bên trung, cần có biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Khi sự cố một bộ trung, trường hợp nặng nề nhất có thể là sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại hoặc cực tiểu.

- Xét sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực đại (8-12h):

S ptT max  134,8315 MVA ; S dp  23,2738 MVA

Công suất tối đa của máy biến áp tự ngẫu là 134,8315 MVA, lớn hơn công suất định mức 110,4736 MVA, cho thấy dòng công suất được truyền từ phía hạ lên phía trung và cao của máy biến áp Trong trường hợp này, cuộn hạ chịu tải lớn nhất, đảm bảo máy biến áp không bị quá tải, vì công suất được tính toán dựa trên chế độ cuộn hạ mang tải lớn nhất Để đơn giản, ta giả định rằng hệ số công suất ở các phía của máy biến áp là như nhau.

Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là:

5 2 5 2 Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là:

STTN = (SptTmax - SBT) = (134,8315 110,4736) 12,1789 MVA Công suất tải qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là:

S CTN  S HTN  S TTN  98,836612,1798 86,6568 MVA Lượng công suất hệ thống thiếu là:

SthiÕu SC (2S CTN  S BC ) 394,2487 (2.86,6568 110,4736) 110,4615 MVA Nhận thấy:

S thiếu = 110,4615 MVA < S dtHT = 250 MVA (công suất dự trữ quay của hệ thống)

Vì lượng công suất thiếu này nhỏ hơn công suất dự trữ quay của hệ thống nên hệ thống bù đủ lượng công suất thiếu hụt.

Sơ đồ phân bố công suất cho các máy biến áp trong trường hợp này như sau:

SHTN S dmF  S td max  S df (8  12) 117,65 35,8824 23, 2738 98,8366 MVA

~ TD ~ TD+§ P ~ TD+§ P ~ TD ~ TD

- Xét sự cố xảy ra khi phụ tải trung áp cực tiểu (20-24h):

S ptT min  80,8989 MVA; S dp  17,7976 MVA

Dòng công suất truyền từ phía hạ và trung sang phía cao của máy biến áp tự ngẫu đạt 80,8989 MVA, trong khi công suất định mức của máy biến áp là 110,4736 MVA Điều này cho thấy cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu đang phải chịu tải nặng nhất, do đó cần kiểm tra tình trạng quá tải của cuộn này.

Công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất tải qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là:

5 2 5 2 Công suất tải qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là:

Công suất tải qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là:

S CTN  S HTN  S TTN  101,5747 (14,7874) 116,3621 MVA Nhận thấy: S CTN  116,3621 MVA < S dmTN  250 MVA nên cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong trường hợp này.

Lượng công suất hệ thống thiếu là:

S HTN  S dmF  S td max  Sdp(20 24) 117,65 35,8824 17,7976 101,5747 MVA

Sthiếu = SC (2S CTN  S BC ) 340,3217 (2.116,3621110,4736)2,8761 MVA

Tức là hệ thống không bị thiếu công suất trong trường hợp này.

~ TD ~ TD+§ P ~ TD+§ P ~ TD ~ TD

F1 F2 F3 F4 F5 c.2 Sự cố một máy biến áp tự ngẫu (AT1)

Ta có: S ptT max  134,8315 MVA < 2.S BT  2.110,4736 220,9472 MVA.

Dòng công suất được truyền từ phía hạ và trung lên phía cao của máy biến áp tự ngẫu AT2, khiến cuộn nối tiếp của máy biến áp này phải chịu tải nặng nhất.

Trường hợp nặng nề nhất là sự cố AT1 khi phụ tải trung áp cực tiểu

(20-24h) với các thông số như sau: S ptT min  80,8989 MVA;

S tdmax  35,8824 MVA; S C  340,3217 MVA Khi đó phân bố công suất các phía của máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất tải qua phía trung của AT2 là:

S TTN  S ptT min  2.S BT  80,8989 2.110, 4736140,0483 MVA

Công suất tải qua phía hạ của AT2 là:

5 5 Công suất tải qua phía cao của AT2 là:

Nhận thấy: S CTN  232,7242 MVA < S dmTN  250 MVA nên cuộn nối tiếp của máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải trong trường hợp này.

Lượng công suất hệ thống thiếu là:

Sthiếu = SC (S CTN  S BC ) 340,3217 (232,7242110,4736)2,8761 MVA Tức là hệ thống không bị thiếu công suất trong trường hợp này.

~ TD ~ TD+§ P ~ TD+§ P ~ TD ~ TD

Qua quá trình kiểm tra và tính toán, chúng tôi xác định rằng các máy biến áp được lựa chọn không bị quá tải trong trường hợp xảy ra sự cố tại nhà máy Hệ thống luôn đảm bảo cung cấp đủ công suất để bù đắp cho những thiếu hụt.

2.2.2 Phương án II a Chọn máy biến áp

- Điều kiện chọn công suất máy biến áp hai cuộn dây trong bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây là: SđmB S đmF = 117,65 MVA

- Điều kiện chọn công suất của máy biến áp tự ngẫu là:

SHTN S dmF  S td max  S dp  117,65 35,8824 17,7976 92,6759 MVA

 S đmF với  - Hệ số có lợi, U

0,5 117, 65 = 235,3 MVA Bảng 2 -4: Bảng tham số máy biến áp cho phương án II b Phân bố công suất các máy biến áp

- Các bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây cho vận hành với phụ tải bằng phẳng suốt trong năm với công suất là:

Công suất truyền qua máy biến áp tự ngẫu được xác định dựa trên giả định rằng hệ số công suất ở cả hai phía của máy biến áp là tương đương.

Khi đó công suất các phía của một máy biến áp tự ngẫu được tính toán như sau:

Công suất truyền qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu là:

Công suất truyền qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu là:

Công suất truyền qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu là:

Thực hiện tính toán theo các công thức trên ta có bảng kết quả sau:

Bảng 2-5: Bảng phân bố công suất của phương án II trong chế độ bình thường

Dấu “-” ở đây có ý nghĩa là chỉ chiều truyền công suất từ phía trung áp sang cao áp của máy biến áp tự ngẫu. c Kiểm tra quá tải

Tính tổn thất điện năng

- Tổn thất trong máy biến áp hai cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu gồm hai phần:

+ Tổn thất sắt: Không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn thất không tải của nó.

+ Tổn thất đồng trong dây dẫn: Phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.

- Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp ba pha hai cuộn dây được tính như sau:

Với: S i - là công suất tải qua máy biến áp hai cuộn dây trong khoảng thời gian ti.

T - là số giờ làm việc trong năm; T = 8760h.

- Tổn thất điện năng hàng năm của một máy biến áp tự ngẫu ba pha được tính như sau:

S Ci , S Ti , S Hi : công suất phía cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu trong khoảng thời gian ti (MVA)

P o : tổn hao sắt từ (kW)

P N : tổn hao ngắn mạch (kW) T: số giờ làm việc trong năm; T = 8760h.

Tổn hao ngắn mạch các phía trong máy biến áp tự ngẫu:

Từ đó ta tính được tổn thất điện năng trong máy biến áp cho từng phương án như sau:

- Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây T 1 , T 4 ,

Các máy biến áp T 1 , T 4 , T 5 trong bộ máy phát - máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằng phẳng với công suất là:

Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp T1, T4, T5 được tính toán như sau:

SdmB Đối với T 1 :P 0 = 115kW;P N = 380kW

110, 4736 125 kWh Đối với T4 và T5:P 0 = 100kW;P N = 400kW

. (P NC S Ci t i P NT S Ti t i P NH S Hi t i )

Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 dây quấn là:

- Tính tổn thất điện năng trong MBATN:P 0 = 120kW;P NC-T 520kW; n=2

Bảng 2 -7: Bảng số liệu tính toán tổn thất điện năng trong các

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án I:

- Tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai cuộn dây T 1 , T 2 ,

Các máy biến áp T1, T2, T5 trong bộ máy phát-máy biến áp hai cuộn dây mang tải bằng phẳng với công suất là:

Tổng tổn thất điện năng hàng năm rong các máy biến áp T1, T2, T5 được tính toán như sau: A = n [P 0 +P N ( S b 2

S dmB Đối với T1 và T2: P 0 = 115kW;P N = 380kW

110, 4736 125 kWh Đối với T5: P 0 = 100kW;P N = 400kW

Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là:

- Tính tổn thất điện năng trong MBATN:P 0 = 120kW;P NC-T 520kW; n=2

Bảng 2-8: Bảng số liệu tính toán tổn thất điện năng trong các MBATN

Vậy tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp ở phương án II:

Tính toán dòng cưỡng bức 1 Phương án

Các khí cụ điện làm việc có 2 trạng thái cơ bản:

Để chọn các khí cụ điện phù hợp với điều kiện kinh tế, cần xác định trạng thái làm việc bình thường I bt, dựa trên dòng công suất cực đại qua thiết bị mà không có phần tử nào bị tách ra khỏi sơ đồ.

Trạng thái làm việc cưỡng bức I cb được xác định để lựa chọn thiết bị phù hợp với điều kiện ổn định nhiệt I cb xảy ra khi một phần tử trong nhà máy gặp sự cố và bị tách ra, dẫn đến việc phần tử còn lại phải chịu trạng thái làm việc nặng nề nhất.

2.4.1.Phương án I a Phía hệ thống 220 kV

- Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 130km.

Công suất lớn nhất đưa về hệ thống trong chế độ bình thường là:

Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép về hệ thống:

- Phía cao của máy biến áp liên lạc:

Trong điều kiện vận hành bình thường: SCmax = 149,9459 MVA

Khi xảy ra sự cố, công suất ở phía cao của máy biến áp tự ngẫu sẽ đạt mức tối đa khi một máy biến áp tự ngẫu hỏng trong điều kiện phụ tải trung áp nhỏ nhất Lúc này, dòng công suất sẽ được truyền từ phía hạ và trung sang phía cao của máy biến áp tự ngẫu còn lại Các tính toán trong phần kiểm tra quá tải sự cố của máy biến áp tự ngẫu cho thấy điều này.

Vậy công suất lớn nhất phía cao của máy biến áp liên lạc là:

- Một lộ đường dây kép x 85 MW: cos ptC  0,87

Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép:

Scb3 = P max lékÐp cos ptC  85

- Đường dây đơn x 80 MW: cos ptC  0,87

Công suất cưỡng bức là:

S cb4 = S lv max = P lvmax cos ptC

- Phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn T 1 :

Công suất cưỡng bức xảy ra khi máy phát làm việc quá tải:

S cb5 = 1,05 S dmF = 1,05 117,65 = 123,532 MVA Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp 220 kV:

I cb220 = Max   S cb1 ,S cb2 ,S cb3 ,S cb4 ,S cb5 

- Một lộ đường dây kép x 40MW: cos ptT  0,89

S cb1 = P max lékÐp cos ptT

- Đường dây đơn x 25MW: cos ptT  0,89

S cb2 = S lv max = P lv max cos ptT

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc: Điều kiện vận hành bình thường: STmaxbt = 70,0242 MVA

Trong trường hợp xảy ra sự cố, công suất qua phía trung của MBATN đạt giá trị lớn nhất khi một MBATN gặp sự cố trong điều kiện phụ tải trung áp ở mức tối thiểu Tính toán trong phần kiểm tra quá tải sự cố MBATN cho thấy giá trị tối đa của ST là 140,0483.

Vậy công suất lớn nhất phía trung của máy biến áp liên lạc là:

S cb3 = ST max(scTN) = 140,0483 MVA

- Phía cao áp của máy biến áp hai dây quấn bên trung áp:

Công suất cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn bên trung áp là:

S cb4 = 1,05 S dmF = 1,05 117,65 = 123,532 MVA Vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV:

I cb110 = Max   S cb1 ,S cb2 ,S cb3 ,S cb4 

Dòng cưỡng bức xảy ra khi máy phát điện làm việc quá tải:

3.10,5  6,792 kA Bảng 2-9: Bảng dòng điện cưỡng bức phương án I

2.4.2 Phương án II a Phía hệ thống 220 kV

- Nhà máy nối với hệ thống bằng đường dây kép dài 130km.

Công suất lớn nhất đưa về hệ thống trong chế độ bình thường là:

Công suất cưỡng bức xảy ra khi đứt một mạch đường dây kép về hệ thống:

- Phía cao của máy biến áp liên lạc: Điều kiện vận hành bình thường: SCmax = 94,7091 MVA

Khi xảy ra sự cố, công suất tối đa qua phía cao của MBATN sẽ đạt đỉnh khi một MBATN bị hỏng trong điều kiện phụ tải trung áp ở mức tối thiểu Lúc này, dòng công suất sẽ được truyền từ phía hạ và trung sang phía cao của MBATN còn lại.

Theo tính toán trong phần kiểm tra quá tải sự cố MBATN, ta có:

Vậy công suất lớn nhất phía cao của máy biến áp liên lạc là:

- Một lộ đường dây kép x 85 MW:

Scb3 = P max lékÐp cos ptC

S cb4 = P max lékÐp cos ptC

- Phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn nối vào thanh góp 220kV:

Công suất cưỡng bức xảy ra khi máy phát làm việc quá tải:

Scb5 = 1,05 SdmF = 1,05 117,65 = 123,532 MVA Vậy dòng điện cưỡng bức phía điện áp 220 kV:

I cb110 = Max   S cb1 ,S cb2 ,S cb3 ,S cb4 ,S cb5 

- Một lộ đường dây kép x 40MW: cos ptT  0,89

S cb1 = P max lékÐp cos ptT

- Đường dây đơn x 25MW: cos ptT  0,89

Scb2 = Slv max = Plvmax cos ptT

- Phía trung áp của máy biến áp liên lạc: Điều kiện vận hành bình thường: S T max bt = 14,787 MVA

Khi sự cố, để xác định công suất lớn nhất qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu (MBATN) ta cần so sánh các trường hợp sau:

Trong trường hợp xảy ra sự cố một bộ trung tại thời điểm phụ tải trung áp đạt cực đại, công suất phía trung áp của một máy biến áp tự ngẫu (MBATN) được xác định bằng công thức: ST(scbT + ptT max) = SptT max.

+ Sự cố một MBATN khi phụ tải trung áp cực đại, khi đó ta có công suất phía trung áp của một MBATN là:

ST(scTN  ptT max) = S ptT max - S bT = 134,8315 - 110,4736 24,3579 MVA

+ Sự cố một MBATN khi phụ tải trung áp cực tiểu, khi đó ta có công suất phía trung áp của một MBATN là:

ST(scTN  ptT min) = S bT - S ptT min = 110,4736 - 80,8989 = 29,5747

Vậy công suất lớn nhất phía trung của máy biến áp liên lạc là:

Scb3 = ST(scbTptT max) = 67,4158 MVA

- Cuộn cao áp của máy biến áp 2 dây quấn bên trung áp:

Công suất cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp 2 dây quấn bên trung áp là:

Scb4 = 1,05 SdmF = 1,05 117,65 = 123,5325 MVA Vậy dòng điện cưỡng bức lớn nhất ở phía 110 kV:

I cb110 = Max   S cb1 ,S cb2 ,S cb3 ,S cb4 

Dòng cưỡng bức xảy ra khi máy phát điện làm việc quá tải:

Bảng 2 -10: Bảng dòng điện cưỡng bức phương án II

Chương III tính toán ngắn mạch

Việc tính toán dòng điện ngắn mạch là cần thiết để lựa chọn thiết bị điện và kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt cũng như động cho thiết bị điện và dây dẫn trong nhà máy Dòng điện ngắn mạch được tính toán chủ yếu là dòng điện ngắn mạch 3 pha, sử dụng phương pháp đường cong tính toán để xác định các phương án ngắn mạch phù hợp.

Chọn các điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớn nhất có thể.

+ Phía điện áp cao 220 kV: Để chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch điện áp 220kV, chọn điểm ngắn mạch là

N 1 , nguồn cung cấp là toàn bộ các máy phát của nhà máy và hệ thống.

Để lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch điện áp 110 kV, cần xác định điểm ngắn mạch là N2 và nguồn cung cấp từ toàn bộ các máy phát của nhà máy cùng hệ thống.

Để lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch hạ áp 10,5 kV, cần xác định hai điểm ngắn mạch N3 và N4 Điểm ngắn mạch N3 được cung cấp bởi hệ thống và các máy phát của nhà máy, ngoại trừ máy phát F3, trong khi điểm N4 được cấp nguồn từ máy phát F3.

I cb (kA) 0,385 0,649 6,792 ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn.

Để lựa chọn khí cụ điện và dây dẫn cho mạch tự dùng và phụ tải địa phương cấp 10,5kV, cần xác định điểm ngắn mạch N5 Điểm ngắn mạch N5 được tính toán dựa trên nguồn cung cấp từ hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy.

Ta có sơ đồ thay thế như sau:

- Điện kháng của các phần tử tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:

Chọn các đại lượng cơ bản như sau:

Ucb3 = Utb3 ,5 kV + Điện kháng của hệ thống điện:

Nhiệm vụ thiết kế đã cho công suất ngắn mạch trên thanh cái hệ thống

Do đó điện kháng của hệ thống trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

Điện kháng của đường dây nối với hệ thống 220kV được xác định gần đúng là 0,4 /km Đối với cấp điện áp này, giá trị điện kháng đơn vị của đường dây có thể coi là 0,022.

Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây T1 được xác định trong hệ đơn vị tương đối cơ bản, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của hệ thống điện.

100 125 = 0,088 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây T 4 , T 5 trong hệ đơn vị tương đối cơ bản: X T4 = X T5 100 S dmB

100 125 = 0,084 + Điện kháng của máy phát:

Các máy phát đã chọn là loại TB-100-2 có điện kháng siêu quá độ dọc trục là X ''d 0,183 trong hệ đơn vị tương đối định mức máy phát.

Do đó điện kháng của máy phát trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

117,65 = 0,156 + Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu:

Từ bảng 2-1- Thông số máy biến áp phương án I ta có:

2 2 Vậy điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

Sơ đồ thay thế như sau:

Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản:

Tiếp tục biến đổi ta được sơ đồ đơn giản trong đó:

F1,2,3,4,5 Điện kháng tính toán phía hệ thống:

100  2,77 < 3 Tra đường cong tính toán ta được: I tt1 (0) 0,36 Điện kháng tính toán phía nhà máy:

Tra đường cong tính toán ta được: I tt2(0) 2,8

Dòng điện cơ bản tính toán :

Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N 1 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s:

I ''N1 I N1 (0) I tt1 (0).I dm1 I tt2 (0).I dm2 0,36.9,789 2,8.1,477 7,659 kA Dòng điện xung kích: ixk = 2 k xk  N1  2.1,8.7,659 19, 497 kA

Trong đó: k xk - hệ số xung kích, ngắn mạch tại N 1 ta lấy: k xk = 1,8

Tiếp tục biến đổi sơ đồ ta được sơ đồ đơn giản với:

Vậy ta có sơ đồ 2 biến đổi như sau:

X 10 Điện kháng tính toán phía hệ thống :

 nên không dùng đường cong tính toán để tính toán dòng ngắn mạch nhánh hệ thống. Điện kháng tính toán phía nhà máy:

Tra đường cong tính toán ta được:

Sdm2 SNM 588,2353 3.Ucb2 3.Ucb2 3.115 Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N 2 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

1 3,94 Dòng điện ngắn mạch xung kích tại điểm N 2 là: i xk = 2 k xk  N2  2.1,8.14,714 37, 456 kA

Trong đó: k xk - hệ số xung kích, ngắn mạch tại N2 ta lấy: k xk = 1,8

Biến đổi tiếp sơ đồ về dạng đơn giản, trong đó:

F 1,2,4,5 Điện kháng tính toán phía hệ thống:

100  12,09 > 3 nên không dùng đường cong tính toán để tính dòng ngắn mạch nhánh hệ thống. Điện kháng tính toán phía nhà máy:

S dmF1,2,4,5 4.117,65 3.Ucb3 3.10,5 Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N 3 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

12,09 214,444 1,06.25,876 45,166 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại điểm N 3 là: i xk = 2 k xk  N3  2.1,8.45,166 114,974 kA

F 3 Điện kháng tính toán tương đối định mức nhánh máy phát F3 là:

Scb  X ''d  0,183 Tra đường cong tính toán ta được: I tt (0) 5,3

Dòng ngắn mạch tại N 4 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

3.10,5  34,286 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N4 là:

Trong đó: k xk - hệ số xung kích.

Ngắn mạch tại N4 - đầu cực máy phát F3 ta lấy: k xk = 1,91.

Dòng điện ngắn mạch N 5 bằng tổng dòng ngắn mạch tại N 3 và N 4 :

Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N 5 là: i xk5 = i xk3 + i xk4 = 114,974 + 92,612 = 207,586 kA

Chọn các điểm ngắn mạch để tối đa hóa dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn Phương pháp chọn điểm ngắn mạch được thực hiện tương tự như phương án I, từ đó xác định các điểm ngắn mạch tính toán N1, N2, N3, N4, N5 như hiển thị trong sơ đồ.

- Điện kháng của các phần tử tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:

Chọn các đại lượng cơ bản như sau:

Scb = 100 MVA; Ucb1 = Utb1 = 230 kV

U cb2 = U tb2 5 kV; U cb3 = U tb3 ,5 kV

Các máy biến áp trong hai phương án lựa chọn có cấu tạo tương tự, do đó, điện kháng thay thế của các phân tử trong sơ đồ của hai phương án cũng giống nhau.

Các giá trị điện kháng trong hệ thống điện, bao gồm dây dẫn, máy biến áp ba pha hai cuộn dây và máy phát, được xác định theo hệ đơn vị tương đối cơ bản.

+ Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

Vậy ta có sơ đồ hai biến đổi như sau:

100  2,77 < 3 Tra đường cong tính toán ta được: I tt1(0) 0,36 Điện kháng tính toán tương đối định mức nhánh nhà máy:

Tra đường cong tính toán ta được: I tt2(0) 3,0

Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N 1 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s:

I ''N1 I N1 (0) I tt1 (0).I dm1 I tt2 (0).I dm2 0,36.9,789 3,0.1,477 7,955kA Dòng điện xung kích: i xk = 2 k xk  N1  2.1,8.7,955 20, 250 kA

Ta có sơ đồ thay thế như sau:

Vậy ta có sơ đồ 2 biến đổi như sau:

100  4,173 > 3 Nên không dùng đường cong tính toán để tính dòng ngắn mạch nhánh hệ thống. Điện kháng tính toán tương đối định mức nhánh nhà máy:

Sdm 2 S NM 588,2353 3.U cb2 3.U cb2 3.115 Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N2 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

4,173 19,579 3,0.2,953 13,551 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại điểm N2 là:

F 3 F 5 F 1,2,3,5 F 1,2,3,5 Điện kháng tính toán phía hệ thống :

100  12,051 3 Nên không dùng đường cong tính toán để tính dòng ngắn mạch nhánh hệ thống. Điện kháng tính toán tương đối định mức nhánh nhà máy:

100  0,993 Tra đường cong tính toán ta được:

Sdm 2 S dmF1,2,3,5 4.117,65 3.U cb3 3.U cb3 3.10,5 Dòng ngắn mạch tổng tại điểm N3 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

12,051 214,444 1,0.25,876 43,671 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại điểm N3 là: ixk = 2 k xk  N3  2.1,8.43,671 111,168 kA

Trong đó: k xk - hệ số xung kích, ngắn mạch tại N 3 ta lấy: k xk = 1,8

Dòng ngắn mạch tại điểm N 4 của hai phương án là như nhau nên ta có:

Dòng ngắn mạch tại N4 trong hệ đơn vị có tên tại thời điểm t = 0s là:

I ''N4 I N4 (0) 34,286 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N4 là: ixk = 92,612 kA

Dòng điện ngắn mạch N5 bằng tổng dòng ngắn mạch tại N 3 và N 4 :

I N5 I N3  I N4  43,671 34,286 77,957 kA Dòng điện ngắn mạch xung kích tại N5 là: ixk5 = ixk3 + ixk4 = 111,168 + 92,612 = 203,78 kA

Ta có bảng kết quả tính toán dòng ngắn mạch của 2 phương án như sau:

Chương IV Tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu

Máy phát

Máy phát TB-100-2 đã chọn có các thông số sau:

10,5 Điện kháng quá độ dọc trục của máy phát tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:

Sơ đồ thay thế máy phát khi tính toán ổn định động:

Máy biến áp tự ngẫu ba

Sơ đồ thay thế máy biến áp tự ngẫu:

Trong phần I - chương III – Tính toán ngắn mạch, ta đã tính được:

U CN % 11,5% ; U TN %0,5% 0% ; U HN % 20,5% Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

Máy biến áp ba pha hai cuộn dây 1.4 Đường dây nối thanh góp 220kV với hệ thống 1.5 Tính toán phụ tải trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 2 Tính sức điện động đẳng trị E' của nhà máy

Sơ đồ thay thế máy biến áp ba pha hai cuộn dây:

- Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây T1, T2 (242/10,5 kV): U N % = 11%

- Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây T5 (121/10,5 kV):

1.4 Đường dây nối thanh góp 220kV với hệ thống

Khi chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây kép dài 0 km, cần áp dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế do chiều dài dây khá lớn Đối với đường dây trên không cấp 220kV, tiết diện tối thiểu cần thiết là FACmin 240 mm² để đảm bảo độ bền cơ và giảm thiểu tổn thất vầng quang.

Công suất truyền tải trên đường dây được xác định theo bảng số liệu sau: t(h) 0-7 7- 8 8-12 12 14 14-15 15-18 18-20 20-24

Thời gian sử dụng công suất cực đại của đường dây được tính toán như sau:

146,7469 ].365 5338 h / n¨ m Với dây nhôm lõi thép ứng với T max  5338 hthì mật độ dòng kinh tế

Công suất lớn nhất đưa về hệ thống là: SHT max  146,7469 MVA Dòng điện lớn nhất qua dây dẫn khi làm việc bình thường:

2 3.220 Vậy tiết diện kinh tế của dây dẫn là:

Ta chọn dây dẫn AC - 240/32 với các thông số như sau:

- Đường kính dây dẫn: d = 21,6 mm.

- Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của dây dẫn đã được hiệu chỉnh:

Tra bảng thông số dây nhôm lõi thép với khoảng cách trung bình giữa các dây pha Dtb 5 m ta được: x 0  0,401 / km ; r0 0,118 / km ; b0 2,848 S/ km

Kiểm tra điều kiện phát nóng:

- Icp: Dòng làm việc cho phép của dây dẫn trong điều kiện

- I'cp : Dòng làm việc cho phép của thanh dẫn khi đã hiệu chỉnh.

- Ilvcb : Dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn.

Giả sử nhiệt độ môi trường thực tế: 0 = 35 0 C

70  35 70 25 = 0,882 Dòng làm việc cho phép của dây dẫn hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường thực tế:

- Khi làm việc bình thường:

Dòng điện làm việc lớn nhất của dây dẫn trong chế độ bình thường:

- Khi làm việc cưỡng bức:

Dòng điện cưỡng bức qua dây dẫn khi sự cố đứt một dây trong lộ kép:

- k hc : Hệ số hiệu chỉnh, dây nhôm trần có: cp  70 C ; 0đm = 25

I cb 2.I lvbt max 2.193 386A I 'cp 538,02A Vậy dây AC-240/32 thỏa mãn điều kiện phát nóng khi làm việc bình thường và cưỡng bức.

Vì chiều dài của đường dây không lớn nên sơ đồ thay thế của đường dây là sơ đồ có thông số tập trung như sau:

B Điện trở đường dây kép là:

2 U cb 2 230 Điện kháng đường dây kép là:

2 U cb 2 230 Tổng trở đường dây kép là:

Z D 0,014 j.0,049 Dung dẫn đường dây kép:

1.5 Tính toán phụ tải trong hệ đơn vị tương đối cơ bản

Chúng tôi tiến hành kiểm tra ổn định động trong các tình huống nguy hiểm nhất, cụ thể là khi tổng công suất phát của nhà máy đạt mức tối đa và công suất truyền về hệ thống ở mức cao nhất Thời gian xem xét ổn định động diễn ra trong khoảng từ 8 đến 12 giờ với các công suất tương ứng.

Công suất phát của nhà máy:

SNM 588,2353 MVA ; cos NM  0,85 nên NM  0,5548 rad Phụ tải trung áp:

ST 134,8315 MVA ; cos T  0,89 nên T  0, 4735 rad.

Std 35,8824 MVA ; cos td  0,85 nên td  0,5548 rad.

Phụ tải địa phương: Sdp 23,2738 MVA ; cos dp  0,84 nên

Công suất về hệ thống: S HT  91,3740 MVA

Tính toán gần đúng ta lấy hệ số công suất về hệ thống bằng hệ số công suất của phụ tải cao áp: cos HT  0,87 nên HT  0,5156 rad.

Công suất dạng số phức tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản là:

100 100 Công suất của phụ tải tự dùng một máy phát là:

2 Tính sức điện động đẳng trị E' của nhà máy 

Sơ đồ thay thế của nhà máy nối với hệ thống như sau:

S td(1MF) jX H jX T1 jX T2 jX C

Do các cặp máy phát (F1, F2) và (F3, F4) có cùng loại và phụ tải giống nhau, chúng ta có thể kết hợp các máy phát này, dẫn đến sơ đồ biến đổi tương đương.

Tính sức điện động đẳng trị E' 1,2

Công suất truyền từ hạ áp sang trung áp của các máy biến áp tự ngẫu dạng phức:

Theo lý luận ở trên, điện áp thanh góp của hệ thống được xem là không đổi và bằng giá trị điện áp trung bình, tính trong hệ đơn vị

 tương đối cơ bản là: U HT  10rad

Công suất phát vào hệ thống khi tính cả 1/2 công suất phản kháng do đường dây sinh ra:

S 14  S HT  j Q Cc  S HT  j BU HT  (0,8211 j 0,4653) j 0,196.1 2  0,8211 j

0,2693 Độ lớn điện áp thanh góp 220kV (nút 5) được tính toán như sau:

 1,0247 2  0,0365 2  1,0253 Góc lệch pha giữa điện áp nút (5) và nút hệ thống (HT) là:

Góc pha của điện áp nút (5) là: 5 5HT 0,0356 rad

Vậy điện áp nút (5) dạng phức là: U 5  U5 5  1, 02530, 0356rad

Từ giá trị điện áp nút (5) ta tính ngược để tìm E' 1,2

Tổn thất công suất trên đường dây về hệ thống:

12 (0,014 j 0,049) 0,0105 j 0,0366 Công suất đầu đường dây khi chưa tính 1/2 công suất phản kháng do đường dây sinh ra:

Công suất đầu đường dây khi tính cả 1/2 công suất phản kháng do đường dây sinh ra:

S 12  S 13  j Q Cd  S 13  j BU 5  0,8316 j 0,3059 j 0,196.1, 0253 2  0,8316 j 0, 0999 Tổng công suất nhà máy điện phát vào thanh cái cao áp là:

Tổng công suất từ máy phát 1 và 2 đưa đến nút (5) là:

5  (0, 061 j 0, 0378)] 1,878 j1,1639 Độ lớn điện áp nút (1) được tính như sau:

Góc lệch pha giữa điện áp nút (1) và nút (5) là:

Góc pha của điện áp nút (1) là: 1  5  1  5 0,0356 0,082 0,1176 rad

Vậy điện áp nút (1) dạng phức là: U 1  U 1  1  1, 0840,1176rad

Tổn thất công suất trong cuộn dây máy biến áp T1, T2 là:

Ta tính được dòng công suất S 2 như sau:

Công suất đi vào nút (1) là:

Từ đó ta tính được độ lớn sức điện động đẳng trị E' 1,2 :

Góc lệch pha giữa sức điện động E' 1,2 và U 1 :

Góc pha của sức điện động E' 1,2 là:

2.2 Tính sức điện động đẳng trị E' 3,4

S ptC jX 1 S 4 (2) S 5 jX 3 S 6 (3) jX 4 S 7 S 12 S 13 Z 5 S 14 S HT '

(5) jQ Cd jQ Cc jX

Dòng công suất S 7 được tính như sau:

S 7  S VC  S 3  (3, 4666 j1,5932) (1,878 j1,1639) 1,5886 j 0, 4293 Độ lớn điện áp tại nút (3):

Góc pha của điện áp nút (1) là: 3  5 35 0,0356 0,0381 0,0737 rad

Vậy điện áp nút (3) dạng phức là: U 3  U 3  3  1, 03670, 0737rad

Tổn thất công suất từ nút (3) đến nút (5) là:

U 5 1, 0253 2 j 0, 0255 j 0, 0657 Dòng công suất S 6 được tính như sau:

 1,8496 j 0,5279 Độ lớn điện áp tại nút (2) là:

 1, 0599 2  0, 0812 2  1, 063 Góc lệch pha giữa điện áp nút (2) và nút (3):

1,0599  0,0765 rad Góc pha của điện áp nút (2) là:

Vậy điện áp nút (2) dạng phức là: U 2  U 2  2  1, 0630,1502rad

U 3 1, 0367 2 j 0, 0455 j 0,1566 Dòng công suất S 5 được tính như sau:

Từ đó ta tính được độ lớn sức điện động đẳng trị E' 3,4 :

Góc lệch pha giữa sức điện động E' 3,4 và U 2 :

Góc pha của sức điện động E' 1,2 là:

2.3 Tính sức điện động đẳng trị E' 5

S ptC jX 1 S 4 (2) S 5 jX 3 S 6 (3) jX 4 S 7 S 12 S 13 Z 5 S 14 S HT '

(5) jQ Cd jQ Cc jX

S 11  S ptT  S TTN  (1, 2 j 0, 6148) (0, 261 j 0, 0329) 0,939 j 0,5819 Độ lớn điện áp tại nút (4) được tính như sau:

1,0889  0,0772 rad Góc pha của điện áp nút (4) là:

Dòng công suất S 11 được tính như sau:

Dòng công suất S 10 được tính như sau:

Từ đó ta tính được độ lớn sức điện động đẳng trị E'5 :

Góc lệch pha giữa sức điện động E' 5 và U 4 :

Góc pha của sức điện động E' 5 là:

Ghép đẳng trị các máy phát

Để thực hiện ghép đẳng trị sức điện động của các máy phát điện trong nhà máy ta cần tiến hành dịch chuyển phụ tải theo sơ đồ:

E' 5  E ' 5  F5  1, 27640,329rad Để đẳng trị các máy phát ta thực hiện dịch chuyển phụ tải theo sơ đồ:

Sg S c  S e  (0, 0895 j 0, 0569) (0, 0167 j 0, 0103) 0,1062 j 0, 0672 Sức điện động đẳng trị của các máy phát (F3, F4, F5) được tính toán như sau:

 1, 22040,3511rad Điện kháng đẳng trị:

Thực hiện dịch chuyển phụ tải S T thành ( S h , S i ) ta được sơ đồ sau:

Ghép đẳng trị E' 1,2 và E' 3,4,5 ta được:

 1, 24270,3268rad 1, 242718, 7239 0 Điện kháng đẳng trị:

Sơ đồ đẳng trị nhà máy nối với hệ thống như sau:

Khảo sát ổn định động của hệ thống khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống

tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống

4.1 Đặc tính công suất trong chế độ xác lập trước khi ngắn mạch

Phương trình đặc tính công suất của nhà máy được tính theo công thức.

Để xác định đặc tính công suất trong chế độ xác lập ban đầu trước khi xảy ra ngắn mạch, cần thay thế phụ tải bằng tổng trở cố định theo công thức Z I  II sin( 12 ).

Phụ tải S k : S  k  0,4735  0,5159rad ; S k = 0,4735 cos I = cos(0,5159rad) = 0,8698; sin(0,5159rad) = 0,4933 sin I 

Phụ tải S C : S  C  4,49330,509rad ; SC = 4,4933 cos II = cos(0,509rad) = 0,8732; sin II sin(0,509rad) = 0,4873

Z 5  0,014 j.0,049 Biến đổi sơ đồ ta được:

(0,014    j 0,049).(0,2134    j 0,1079) j 0,0767  0,3834 j 0,1869 Biến đổi tiếp sơ đồ ta được:

Từ sơ đồ trên ta tính được tổng trở riêng Z I  I và tổng trở tương hỗ

ZIII giữa E' và U HT như sau:

Tổng trở riêng của nhánh nhà máy đẳng trị:

2 Phương trình đặc tính công suất trước ngắn mạch có dạng sau:

Z III sin( 12 ) Thay số vào ta được:

P I = 2,3652 + 9,0841.sin( - 0,0146) Trong đó các góc được tính theo đơn vị rad.

4.2 Đặc tính công suất khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, hệ thống tự động kích từ chưa hoạt động, dẫn đến việc độ lớn sức điện động đẳng trị của nhà máy vẫn giữ nguyên không thay đổi.

Sơ đồ đẳng trị khi xảy ra ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống như sau:

Trong đó: Z∆ - là tổng trở ngắn mạch.

Do ngắn mạch ba pha nên tổng trở ngắn mạch Z ∆ = 0.

Biến đổi sơ đồ ta được:

Biến đổi tiếp sơ đồ ta được:

Do Z 19 bằng vô cùng, liên lạc giữa nhà máy và hệ thống bị cắt đứt Từ sơ đồ đơn giản, ta có thể tính tổng trở riêng của nhánh nhà máy đẳng trị như sau:

Phương trình đặc tính công suất lúc ngắn mạch có dạng sau :

4.3 Đặc tính công suất sau khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống

Sau khi cắt ngắn mạch, đường dây nối nhà máy với hệ thống chỉ còn một lộ đơn, dẫn đến tổng trở đường dây tăng gấp đôi và dung dẫn giảm một nửa so với chế độ làm việc ban đầu Sơ đồ tính toán cho chế độ hoạt động sau khi cắt ngắn mạch được trình bày như sau:

Biến đổi tiếp sơ đồ ta được:

Từ sơ đồ trên ta tính được tổng trở riêng ZII và tổng trở tương hỗ

Z I  II giữa E' và U HT như sau:

Tổng trở riêng của nhánh nhà máy đẳng trị:

2 Phương trình đặc tính công suất sau khi ngắn mạch có dạng sau:

Thay số vào ta được: P III 

Công thức tính PIII là 3,0495 + 6,2889.sin(δ - 0,0213) Các đặc tính công suất được phân tích trong ba trạng thái: trước khi xảy ra ngắn mạch, trong quá trình ngắn mạch và sau khi ngắn mạch.

Công thức tính công suất phát của nhà máy trong chế độ làm việc ban đầu được xác định bằng PIII = 3,0495 + 6,2889.sin( - 0,0213), với giá trị  0 = 0,3268 rad (tương đương 18,7243 độ).

= 5,1554 Giá trị tính toán này lớn hơn so với công suất đặt của nhà máy:

Khi thực hiện tính toán ngược từ hệ thống để xác định điện kháng đẳng trị của nhà máy, chúng ta cần xem xét tổn thất công suất qua các thiết bị và dây dẫn Điều này dẫn đến việc điện kháng đẳng trị đạt 100% tương đương với 3,108%.

Tính góc cắt giới hạn

Góc cắt giới hạn là góc cắt tương ứng với điều kiện giới hạn ổn định động Để xác định giới hạn ổn định động, cần đảm bảo rằng diện tích tăng tốc bằng diện tích hãm tốc.

- Từ các đường đặc tính công suất trong chế độ làm việc bình thường trước ngắn mạch, khi ngắn mạch và sau khi ngắn mạch là:

PIII = 3,0495 + 6,2889.sin( - 0,0213) Trong đó các góc tính theo đơn vị rad.

Ta vẽ được các đường đặc tính công suất P() như sau:

- Xác định góc giới hạn gh :

Từ góc làm việc ban đầu với giá trị ngắn mạch  0 = 0,3268 rad, chúng ta có thể xác định góc làm việc tương ứng với chế độ sau cắt ngắn mạch thông qua việc giải phương trình.

Từ đó ta tính được:

- Xỏc định gúc cắt giới hạn cắtgh :

+ Diện tích tăng tốc được xác định như sau:

(5,15540,4034)d 4,752.( cắtgh  0,3268) + Diện tích hãm tốc lớn nhất được xác định như sau:

Phương trình xác định góc cắt giới hạn là: F tt  F ht max (*)

Phương trình (*) tương đương với phương trình sau:

Giải phương trình bằng phương pháp đồ thị: Đặt: f() = 2,6461. - 1,5318 - 6,2889.cos( - 0,0213)

Ta vẽ được đồ thị f () như sau:

Từ đó ta tìm được:cắtgh = 1,2888 rad = 73,84280

Ta nhận thấy cắtgh = 1,2888 rad

Định dạng
Số trang	154
Dung lượng	2,75 MB

Thiết kế phần điện nhà máy điện công suất 500w 45

Xác định các phương án - chọn máy biến áp 2.1 Đề xuất các phương án 66789 15 2.1.1 Phương án

Phương án

Phương án

Tính tổn thất điện năng

Tính toán dòng cưỡng bức 1 Phương án

Máy phát

Máy biến áp tự ngẫu ba

Máy biến áp ba pha hai cuộn dây 1.4 Đường dây nối thanh góp 220kV với hệ thống 1.5 Tính toán phụ tải trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 2 Tính sức điện động đẳng trị E' của nhà máy

Tính sức điện động đẳng trị E' 1,2

Ghép đẳng trị các máy phát

Khảo sát ổn định động của hệ thống khi ngắn mạch ba pha tại đầu đường dây nối nhà máy với hệ thống

Tính góc cắt giới hạn

Tính toán dòng cưỡng bức

Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm