Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án môn học "Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp" do sinh viên lớp D16H10B, Chuyên ngành Hệ thống điện, Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử thuộc Khoa Kỹ thuật điện – Trường Đại học Điện lực thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Hoàng Giang (hoàn thành vào tháng 11 năm 2023).
Trong hệ thống điện, việc thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quyết định đến độ tin cậy cung cấp điện, tính linh hoạt trong vận hành cũng như hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của toàn hệ thống. Đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh hệ thống điện cho một nhà máy nhiệt điện có quy mô 5 tổ máy với công suất định mức mỗi tổ máy là 60 MW, liên kết với hệ thống điện quốc gia và cung cấp điện cho các cấp phụ tải địa phương, trung áp và cao áp.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế trong đồ án bao gồm:
- Tính toán phụ tải các cấp điện áp, tính toán cân bằng công suất toàn nhà máy theo các khung giờ trong ngày và đề xuất các phương án sơ đồ nối điện chính.
- Lựa chọn chủng loại, dung lượng định mức của máy biến áp cho các phương án nối điện; kiểm tra điều kiện làm việc bình thường, các chế độ sự cố nặng nề nhất và tính toán tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp.
- So sánh kinh tế - kỹ thuật dựa trên tổng vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm để lựa chọn phương án nối điện tối ưu.
- Lập sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối cơ bản và tính toán dòng ngắn mạch ba pha tại các vị trí đặc trưng của phương án tối ưu.
- Lựa chọn và kiểm tra các khí cụ điện, dây dẫn, thanh góp, máy biến dòng điện, máy biến điện áp và thiết bị chống sét.
- Thiết kế và tính toán hệ thống cấp điện tự dùng cho nhà máy điện ở các cấp điện áp 6 kV và 0,4 kV.
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống phần điện chính và tự dùng của nhà máy nhiệt điện công suất 300 MW (5 x 60 MW). Phạm vi tính toán không gian bao gồm các cấp điện áp: cấp điện áp máy phát (10,5 kV), cấp trung áp (110 kV), cấp cao áp (220 kV) và lưới điện liên kết hệ thống qua đường dây kép 220 kV. Phạm vi thời gian xét theo chu kỳ đồ thị phụ tải ngày đặc trưng 24 giờ chia thành 5 khoảng thời gian: 0–4h, 4–8h, 8–12h, 12–18h và 18–24h.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án áp dụng hệ thống lý thuyết chuẩn mực của chuyên ngành Hệ thống điện và Thiết kế nhà máy điện:
- Phương pháp cân bằng công suất nút và đồ thị phụ tải ngày: Xác định sự phân bố công suất phát, công suất tiêu thụ của phụ tải các cấp và công suất truyền tải về hệ thống theo nguyên tắc bảo toàn công suất tác dụng và phản kháng tại mọi thời điểm.
- Quy tắc thiết kế sơ đồ nối điện chính: Đánh giá tiêu chuẩn rẽ nhánh phụ tải địa phương từ đầu cực máy phát (công suất trích không vượt quá 15% công suất định mức một tổ máy), lựa chọn máy biến áp tự ngẫu liên lạc dựa trên hệ số có lợi của lưới trung tính trực tiếp nối đất ($\alpha = 0,5$), và điều kiện ổn định hệ thống điện (tổng công suất tổ máy ghép không vượt quá công suất dự phòng quay của hệ thống $S_{dtHT} = 500\text{ MVA}$).
- Phương pháp tính toán kinh tế so sánh: Sử dụng chỉ tiêu thời gian thu hồi vốn đầu tư tăng thêm ($T$) so sánh với thời gian tiêu chuẩn ($T_{tc} = 8\text{ năm}$), dựa trên vốn đầu tư thiết bị phân phối, máy biến áp và chi phí vận hành hàng năm (khấu hao, sửa chữa, chi phí tổn thất điện năng).
- Phương pháp tính toán ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối cơ bản: Chọn công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, điện áp cơ bản $U_{cb} = U_{tb}$ của từng cấp điện áp; sử dụng các phép biến đổi sao – tam giác, quy đổi nguồn tương đương và tra cứu đường cong tính toán để xác định dòng ngắn mạch siêu quá độ ($I''$), dòng xung kích ($i_{xk}$) và dòng ngắn mạch duy trì ($I_{\infty}$).
- Nguồn dữ liệu sử dụng: Các bảng tra thông số thiết bị điện tiêu chuẩn công nghiệp (máy phát TBΦ-60-4, máy biến áp ТДЦ, máy biến áp tự ngẫu АТДЦТН, máy cắt, dao cách ly, sứ đỡ, thanh cái máng, cáp, biến dòng BI, biến điện áp BU, chống sét van CSV).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tính toán cân bằng công suất, đề xuất các phương án nối điện cho nhà máy
Tác giả chọn 5 tổ máy phát điện đồng bộ cùng loại TBΦ-60-4 với các thông số: $S_{đm} = 75\text{ MVA}$, $P_{đm} = 60\text{ MW}$, $U_{đm} = 10,5\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,8$, $I_{đm} = 4,125\text{ kA}$, điện kháng siêu quá độ $X''_d = 0,146$.
Công suất tự dùng của nhà máy nhiệt điện được tính toán với hệ số $\alpha_{td} = 0,05$ và $\cos\varphi_{td} = 0,84$. Phụ tải các cấp gồm: phụ tải địa phương ($P_{maxUG} = 14,8\text{ MW}$, $\cos\varphi = 0,83$), phụ tải trung áp 110 kV ($P_{maxUT} = 54\text{ MW}$, $\cos\varphi = 0,85$), phụ tải cao áp 220 kV ($P_{maxUC} = 84\text{ MW}$, $\cos\varphi = 0,84$). Nhà máy liên kết với hệ thống điện có công suất $S_{đmHT} = 5000\text{ MVA}$, công suất dự phòng quay $S_{dtHT} = 500\text{ MVA}$, điện kháng ngắn mạch $X_{ht} = 0,5$.
| Khoảng thời gian $t$ (h) | $S_{tnm}(t)$ (MVA) | $S_{td}(t)$ (MVA) | $S_{UG}(t)$ (MVA) | $S_{UT}(t)$ (MVA) | $S_{UC}(t)$ (MVA) | $S_{VHT}(t)$ (MVA) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 – 4 | 375,00 | 17,857 | 13,37 | 63,52 | 100,00 | 180,24 |
| 4 – 8 | 300,00 | 15,714 | 14,26 | 63,52 | 95,00 | 111,49 |
| 8 – 12 | 318,75 | 16,250 | 17,83 | 54,00 | 90,00 | 140,66 |
| 12 – 18 | 337,50 | 16,786 | 17,83 | 57,17 | 90,00 | 155,70 |
| 18 – 24 | 356,25 | 17,321 | 15,15 | 63,52 | 90,00 | 170,24 |
Kết quả cho thấy công suất phát về hệ thống $S_{VHT}(t) > 0$ trong mọi thời điểm, nhà máy luôn thừa công suất phát lên lưới. Tỷ lệ tự dùng cực đại chiếm $4,76% S_{tnm}$ và phụ tải địa phương cực đại chiếm $4,75% S_{tnm}$.
Xét điều kiện công suất phụ tải địa phương cấp từ đầu cực 2 máy phát thỏa mãn $S_{UGmax} / 2 = 8,915\text{ MVA} \le 15% S_{đmG} = 11,25\text{ MVA}$, đồ án kết luận không cần xây dựng thanh góp điện áp máy phát mà trích trực tiếp từ đầu cực máy phát. Tác giả đề xuất 3 phương án nối điện và chọn ra 2 phương án khả thi để tính toán chi tiết:
- Phương án 1: 2 bộ MF – MBA 2 cuộn dây nối vào thanh góp 220 kV; 1 bộ MF – MBA 2 cuộn dây nối vào thanh góp 110 kV; 2 bộ MF – MBA tự ngẫu (AT3, AT4) liên lạc giữa cấp 220 kV và 110 kV.
- Phương án 2: 1 bộ MF – MBA 2 cuộn dây nối vào thanh góp 220 kV (T1); 2 bộ MF – MBA 2 cuộn dây nối vào thanh góp 110 kV (T4, T5); 2 bộ MF – MBA tự ngẫu (AT2, AT3) liên lạc giữa cấp 220 kV và 110 kV.
Chương 2: Tính toán chọn máy biến áp
Chương này thực hiện phân bố dòng công suất qua các cuộn dây máy biến áp trong điều kiện bình thường và kiểm tra khả năng chịu quá tải sự cố với hệ số $K_{qt}^{sc} = 1,4$ (cho phép quá tải không quá 6 giờ/ngày và không quá 5 ngày liên tục).
Các chủng loại máy biến áp được chọn cho 2 phương án:
- MBA 2 cuộn dây cấp 220 kV (T1, T2 ở PA1; T1 ở PA2): Loại ТДЦ-80/220, $S_{đm} = 80\text{ MVA}$, điện áp 242/10,5 kV, $U_N% = 11%$, $I_0% = 0,6%$, $\Delta P_0 = 80\text{ kW}$, $\Delta P_N = 320\text{ kW}$.
- MBA 2 cuộn dây cấp 110 kV (T5 ở PA1; T4, T5 ở PA2): Loại ТДЦ-80/110, $S_{đm} = 80\text{ MVA}$, điện áp 121/10,5 kV, $U_N% = 10,5%$, $I_0% = 0,55%$, $\Delta P_0 = 70\text{ kW}$, $\Delta P_N = 310\text{ kW}$.
- MBA tự ngẫu liên lạc (AT3, AT4 ở PA1; AT2, AT3 ở PA2): Loại АТДЦТН-160/220, $S_{đm} = 160\text{ MVA}$, điện áp 230/121/11 kV, $U_{N(C-T)}% = 11%$, $U_{N(C-H)}% = 32%$, $U_{N(T-H)}% = 20%$, $I_0% = 0,5%$, $\Delta P_0 = 85\text{ kW}$, $\Delta P_N = 380\text{ kW}$.
Kiểm tra 3 chế độ sự cố: (1) Sự cố hỏng 1 bộ MF – MBA phía trung áp lúc phụ tải trung cực đại; (2) Sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu lúc phụ tải trung cực đại; (3) Sự cố hỏng 1 MBA tự ngẫu lúc phụ tải trung cực tiểu. Kết quả kiểm tra đều khẳng định các cuộn dây không bị quá tải vượt mức cho phép và lượng công suất thiếu hụt phát về hệ thống đều nằm trong giới hạn công suất dự phòng quay của hệ thống ($500\text{ MVA}$).
Tính toán tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp ($\Delta A$):
- Phương án 1: $\Delta A_{pa1} = 10.612.966,983\text{ kWh/năm}$.
- Phương án 2: $\Delta A_{pa2} = 10.838.797,900\text{ kWh/năm}$.
Chương 3: Tính toán kinh tế - kỹ thuật, chọn phương án tối ưu
Cấu hình thiết bị phân phối (TBPP) được xác định dựa trên số mạch đường dây:
- Cấp 220 kV (8 mạch gồm 2 lộ kép, 2 lộ đơn, 1 lộ kép liên kết hệ thống): Sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng.
- Cấp 110 kV (3 mạch gồm 1 lộ kép, 1 lộ đơn): Sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh góp.
- Cấp 10 kV: Không dùng thanh góp điện áp máy phát.
Đơn giá thiết bị quy định: Mạch máy cắt 10 kV là $0,9 \times 10^9\text{ VNĐ}$; mạch máy cắt 110 kV là $1,8 \times 10^9\text{ VNĐ}$; mạch máy cắt 220 kV là $4,2 \times 10^9\text{ VNĐ}$.
| Chỉ tiêu so sánh | Phương án 1 | Phương án 2 |
|---|---|---|
| Vốn đầu tư máy biến áp $V_B$ ($10^9$ VNĐ) | 53,67 | 51,06 |
| Số lượng mạch máy cắt (220 kV / 110 kV / 10 kV) | 14 / 7 / 2 | 13 / 8 / 2 |
| Vốn đầu tư thiết bị phân phối $V_{TBPP}$ ($10^9$ VNĐ) | 73,20 | 70,80 |
| Tổng vốn đầu tư $V$ ($10^9$ VNĐ) | 126,87 | 121,86 |
| Chi phí vận hành hàng năm $P$ ($10^9$ VNĐ/năm) | 22,331 | 22,528 |
Xét thời gian thu hồi vốn đầu tư tăng thêm khi chọn Phương án 1 so với Phương án 2: $$T = \frac{V_1 - V_2}{P_2 - P_1} = \frac{126,87 - 121,86}{22,528 - 22,331} = \frac{5,01}{0,197} = 25,431\text{ năm}$$
Vì $T = 25,431\text{ năm} > T_{tc} = 8\text{ năm}$, phương án 1 không hiệu quả về mặt bù đắp vốn đầu tư bổ sung. Do đó, Phương án 2 được lựa chọn làm phương án tối ưu để tiếp tục triển khai các bước tính toán tiếp theo.
Chương 4: Tính toán ngắn mạch
Tác giả lập sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 3 pha trong hệ đơn vị tương đối cơ bản ($S_{cb} = 100\text{ MVA}$, $U_{cb} = U_{tb}$). Các giá trị điện kháng cơ bản gồm: Máy phát $X_S = 0,195$; Đường dây kép truyền tải ($L = 82\text{ km}$, $x_0 = 0,4\ \Omega/\text{km}$) có $X_D = 0,026$; Hệ thống $X_{HT} = 0,012$; MBA 2 cuộn dây 220 kV có $X_{T1} = 0,138$; MBA 2 cuộn dây 110 kV có $X_{T4} = X_{T5} = 0,131$; MBA tự ngẫu có $X_{AT(C)} = 0,072$, $X_{AT(T)} = 0$, $X_{AT(H)} = 0,128$.
Các vị trí ngắn mạch tính toán:
- $N_1$: Ngắn mạch trên thanh cái cao áp 220 kV.
- $N_2$: Ngắn mạch trên thanh cái trung áp 110 kV.
- $N_3$: Ngắn mạch tại đầu cực máy phát S2 (nguồn cấp từ hệ thống và các máy phát còn lại).
- $N_3'$: Ngắn mạch tại đầu cực máy phát S2 (nguồn cấp chỉ từ bản thân máy phát S2).
- $N_4$: Ngắn mạch trên mạch cấp điện cho phụ tải địa phương.
| Điểm ngắn mạch | Cấp điện áp (kV) | Dòng siêu quá độ $I''_N$ (kA) | Dòng xung kích $i_{xk}$ (kA) | Dòng duy trì $I_{\infty}$ (kA) |
|---|---|---|---|---|
| $N_1$ | 220 | 9,491 | 24,160 | 9,240 |
| $N_2$ | 110 | 13,409 | 34,134 | 10,728 |
| $N_3$ | 10,5 | 32,269 | 82,143 | 30,929 |
| $N_3'$ | 10,5 | 28,198 | 76,166 | 11,052 |
| $N_4$ | 10,5 | 60,467 | 153,924 | 41,981 |
Chương 5: Chọn khí cụ điện và dây dẫn
Dựa vào các kết quả tính toán dòng điện làm việc bình thường, dòng làm việc cưỡng bức và dòng ngắn mạch ở Chương 4, chương này thực hiện lựa chọn và kiểm tra:
- Máy cắt và dao cách ly cho các cấp điện áp 220 kV, 110 kV và đầu cực máy phát 10,5 kV theo các điều kiện định mức điện áp, dòng điện, khả năng cắt ngắn mạch, ổn định động và ổn định nhiệt.
- Kháng điện và cáp điện đường dây cấp cho phụ tải địa phương nhằm hạn chế dòng ngắn mạch tại điểm $N_4$.
- Thanh góp cứng đầu cực máy phát: Lựa chọn thanh cái đồng tiết diện hình máng, kiểm tra ổn định nhiệt và lực điện động tác dụng lên sứ đỡ khi ngắn mạch.
- Thanh góp mềm và dây dẫn phía 110 kV và 220 kV: Chọn dây nhôm lõi thép (ACSR), kiểm tra điều kiện phát nóng liên tục, ổn định nhiệt khi ngắn mạch và kiểm tra điều kiện tổn thất vầng quang điện.
- Máy biến điện áp (BU) và máy biến dòng điện (BI): Lựa chọn theo cấp điện áp, dòng điện định mức, kiểm tra phụ tải thứ cấp và cấp chính xác phục vụ đo lường, bảo vệ rơ-le.
- Chống sét van (CSV): Lựa chọn thiết bị chống sét van phi tuyến bảo vệ quá điện áp khí quyển cho các phân đoạn thanh cái trạm.
Chương 6: Tính toán điện tự dùng
Chương 6 thiết kế sơ đồ nối điện tự dùng cho toàn nhà máy nhiệt điện:
- Lựa chọn nguồn tự dùng chính và nguồn tự dùng dự phòng từ các phân đoạn cấp điện áp 6 kV và 0,4 kV.
- Lựa chọn máy biến áp tự dùng và máy biến áp dự phòng cấp 6 kV (lấy điện từ đầu cực máy phát trước máy cắt đầu cực) và máy biến áp tự dùng cấp 0,4 kV.
- Tính toán dòng cưỡng bức và chọn khí cụ điện bảo vệ hệ thống tự dùng: Máy cắt 6 kV, dao cách ly, aptomat tự động và cầu dao hạ áp cấp 0,4 kV.
Thiết kế và lựa chọn thiết bị kỹ thuật
Tổng hợp các thông số kỹ thuật chính của thiết bị được lựa chọn trong thiết kế tối ưu của nhà máy điện:
| Hạng mục thiết bị | Ký hiệu / Chủng loại | Số lượng | Thông số định mức chính |
|---|---|---|---|
| Tổ máy phát nhiệt điện | TBΦ-60-4 | 5 tổ | $S_{đm} = 75\text{ MVA}$, $P_{đm} = 60\text{ MW}$, $U_{đm} = 10,5\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0,8$ |
| MBA khối 2 cuộn dây (220 kV) | ТДЦ-80/220 | 1 máy | $S_{đm} = 80\text{ MVA}$, 242/10,5 kV, $U_N = 11%$ |
| MBA khối 2 cuộn dây (110 kV) | ТДЦ-80/110 | 2 máy | $S_{đm} = 80\text{ MVA}$, 121/10,5 kV, $U_N = 10,5%$ |
| MBA liên lạc tự ngẫu | АТДЦТН-160/220 | 2 máy | $S_{đm} = 160\text{ MVA}$, 230/121/11 kV, $U_{N(C-T)} = 11%$ |
| Sơ đồ TBPP cấp 220 kV | 2 HT thanh góp có thanh góp vòng | 13 mạch MC | 8 mạch xuất tuyến (2 lộ kép, 2 lộ đơn, 1 lộ kép nối hệ thống) |
| Sơ đồ TBPP cấp 110 kV | 2 HT thanh góp | 8 mạch MC | 3 mạch xuất tuyến (1 lộ kép, 1 lộ đơn) |
| Thanh góp đầu cực máy phát | Thanh dẫn đồng hình máng | 5 bộ | Có sứ đỡ chịu lực điện động |
| Đường dây liên kết hệ thống | Đường dây kép 220 kV | 1 tuyến kép | Chiều dài tuyến $L = 82\text{ km}$, $x_0 = 0,4\ \Omega/\text{km}$ |
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh quy trình thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 300 MW:
- Đưa ra giải pháp cấp điện cho phụ tải địa phương trực tiếp từ đầu cực máy phát mà không cần xây dựng hệ thống thanh cái 10,5 kV, giúp giảm chi phí đầu tư thiết bị phân phối hạ áp.
- Chứng minh bằng số liệu kinh tế - kỹ thuật rõ ràng tính ưu việt của Phương án 2 (tổng vốn đầu tư $121,86 \times 10^9\text{ VNĐ}$, thấp hơn $5,01 \times 10^9\text{ VNĐ}$ so với Phương án 1), với thời gian thu hồi vốn chênh lệch lên tới 25,431 năm (vượt xa tiêu chuẩn 8 năm).
- Lập sơ đồ tính toán và xác định chính xác các thông số ngắn mạch tại 5 vị trí xung yếu, làm cơ sở lựa chọn đầy đủ danh mục khí cụ điện, máy biến áp đo lường và thiết bị tự dùng đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Theo phạm vi thực hiện của đồ án môn học, các hạn chế và hướng phát triển gồm:
- Đồ án sử dụng phương pháp tính toán ngắn mạch theo mạng điện đối xứng 3 pha và tra đường cong tính toán quy chuẩn; chưa xét đến các dạng ngắn mạch không đối xứng (chạm đất 1 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất) và quá trình quá độ phức tạp khi có sự tham gia của các bộ điều tốc, điều cảm hiện đại.
- Các tính toán kinh tế dựa trên đơn giá định mức thiết bị và tổn thất điện năng ước lượng theo thời gian tổn thất công suất lớn nhất, chưa xét đến biến động giá thị trường điện và chi phí bảo dưỡng vòng đời chi tiết (LCC).
- Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể mở rộng tính toán bảo vệ rơ-le chi tiết cho các tổ hợp máy phát - máy biến áp và mô phỏng ổn định động hệ thống điện trên các phần mềm chuyên dụng.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo phục vụ học tập và nghiên cứu cho:
- Sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện, Kỹ thuật điện, Kỹ thuật năng lượng khi làm đồ án môn học Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp, đồ án Thiết kế nhà máy nhiệt điện hoặc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện.
- Kỹ sư thiết kế điện tham khảo các bước cân bằng công suất, quy trình kiểm tra chế độ làm việc sự cố của máy biến áp tự ngẫu và phương pháp biến đổi sơ đồ tương đương tính toán ngắn mạch.
- Các chương đáng tham khảo nhất: Chương 2 (tính toán chi tiết các chế độ sự cố quá tải MBA tự ngẫu) và Chương 4 (các bước biến đổi tương đương sơ đồ ngắn mạch rút gọn).
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đồ án không thiết kế thanh góp điện áp máy phát (10,5 kV) mà lại cấp điện trực tiếp từ đầu cực?
Trả lời: Theo quy chuẩn, khi phụ tải địa phương nhỏ (công suất trích từ một đầu cực máy phát không quá $15% S_{đmG} = 11,25\text{ MVA}$), ta được phép trích trực tiếp. Ở đây phụ tải địa phương cực đại chia cho 2 tổ máy là $17,83 / 2 = 8,915\text{ MVA} < 11,25\text{ MVA}$, thỏa mãn điều kiện nên không cần làm thanh góp 10,5 kV, giúp tiết kiệm chi phí xây dựng TBPP.
2. Lý do chọn máy biến áp liên lạc giữa cấp 220 kV và 110 kV là máy biến áp tự ngẫu thay vì máy biến áp 3 cuộn dây?
Trả lời: Do hai cấp điện áp 220 kV và 110 kV đều có trung tính trực tiếp nối đất và hệ số có lợi $\alpha = (U_C - U_T)/U_C = (220 - 110)/220 = 0,5$, việc sử dụng máy biến áp tự ngẫu giúp giảm kích thước, giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả truyền tải công suất liên lạc.
3. Tại sao Phương án 2 được chọn là phương án tối ưu dù có tổn thất điện năng hàng năm cao hơn Phương án 1?
Trả lời: Phương án 2 có tổng vốn đầu tư là 121,86 tỷ VNĐ (thấp hơn Phương án 1 là 126,87 tỷ VNĐ). Dù tổn thất điện năng của Phương án 2 cao hơn khiến chi phí vận hành hàng năm lớn hơn ($22,528$ so với $22,331$ tỷ VNĐ/năm), thời gian hoàn vốn đầu tư bổ sung của Phương án 1 lên tới 25,431 năm, lớn hơn nhiều so với thời gian tiêu chuẩn $T_{tc} = 8\text{ năm}$.
4. Dòng ngắn mạch lớn nhất xuất hiện tại vị trí nào trong nhà máy và giá trị là bao nhiêu?
Trả lời: Dòng ngắn mạch siêu quá độ lớn nhất xuất hiện tại điểm $N_4$ (mạch phụ tải địa phương cấp điện áp 10,5 kV) với giá trị $I''N = 60,467\text{ kA}$, dòng xung kích $i{xk} = 153,924\text{ kA}$ và dòng duy trì $I_{\infty} = 41,981\text{ kA}$.
5. Khả năng chịu quá tải sự cố của máy biến áp tự ngẫu АТДЦТН-160/220 được kiểm tra theo hệ số nào?
Trả lời: Khả năng quá tải sự cố được kiểm tra với hệ số quá tải $K_{qt}^{sc} = 1,4$ (công suất cho phép là $1,4 \times 160 = 224\text{ MVA}$), với thời gian làm việc quá tải không quá 6 giờ trong một ngày đêm và không kéo dài quá 5 ngày đêm liên tục.
Kết luận
Đồ án môn học của sinh viên Trường Đại học Điện lực đã hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế phần điện cho nhà máy nhiệt điện công suất 300 MW (5 x 60 MW). Thông qua việc so sánh kinh tế - kỹ thuật chặt chẽ, đồ án đã lựa chọn Phương án 2 gồm 1 bộ MBA khối 220 kV, 2 bộ MBA khối 110 kV và 2 bộ MBA tự ngẫu 160 MVA làm phương án tối ưu. Các kết quả tính toán ngắn mạch, lựa chọn khí cụ điện, dây dẫn và hệ thống tự dùng 6 kV/0,4 kV đều đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của ngành điện lực.