Giới thiệu dự án
Hệ thống điện quốc gia đóng vai trò xương sống trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Tại Việt Nam, theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia, các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt than truyền thống vẫn giữ vị trí nền tảng (chiếm trên 30% tổng sản lượng điện năng toàn hệ thống) nhằm đảm bảo an ninh năng lượng, cung cấp công suất đáy ổn định cho phụ tải công nghiệp nặng. Dự án "Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy nhiệt điện Hải Phòng" (công suất $3 \times 60\text{ MW} = 180\text{ MW}$) được xây dựng tại xã Tam Hưng, huyện Thủy Nguyên, TP. Hải Phòng nhằm cấp điện trực tiếp cho vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc: Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh.
+-------------------------------------------------------------------------+
| NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HẢI PHÒNG (180 MW) |
| 3 Tổ máy x 60 MW (Tổng: 225 MVA) |
+-------------------------------------------------------------------------+
| | |
v v v
+---------------+ +----------------+ +-----------------+
| Cấp 10.5 kV | | Cấp 110 kV | | Cấp 220 kV |
| Phụ tải ĐP: | | Phụ tải TT: | | Hệ thống: |
| 47.62 MVA | | 67.42 MVA | | 125.56 MVA |
+---------------+ +----------------+ +-----------------+
Vấn đề kỹ thuật thực tế (Problem Statement)
Thiết kế phần điện cho một nhà máy nhiệt điện công suất trung bình 180 MW liên kết đồng thời 3 cấp điện áp (Cấp máy phát 10.5 kV, cấp trung áp 110 kV và cấp cao áp 220 kV) đối mặt với các bài toán kỹ thuật phức tạp:
- Xung đột phân bố công suất: Tỷ lệ công suất phát biến động theo chu kỳ ngày đêm, đòi hỏi sơ đồ nối điện phải vừa tải được công suất cực đại về hệ thống ($S_{VHT\max} = 125.563\text{ MVA}$), vừa cấp đủ cho phụ tải địa phương ($S_{UF\max} = 47.619\text{ MVA}$) và phụ tải trung áp ($S_{UT\max} = 67.416\text{ MVA}$) mà không gây quá tải cục bộ máy biến áp.
- Dòng ngắn mạch cực đại: Cấp điện áp máy phát 10.5 kV tập trung mật độ dòng điện định mức lớn ($I_{Fđm} = 4.125\text{ kA}$), dẫn đến dòng điện ngắn mạch siêu quá độ ($I''$) vượt ngưỡng 48 kA và dòng xung kích ($i_{xk}$) vượt trên 120 kA nếu không có giải pháp hạn chế, đe dọa phá hủy khí cụ điện.
- Tự dùng liên tục: Hệ thống tự dùng ($S_{TD\max} = 14.85\text{ MVA}$, chiếm 6.6% công suất đặt) đòi hỏi độ khả dụng 99.99% để duy trì lò hơi, tua bin và bơm tuần hoàn.
Mục tiêu dự án
- Tính toán cân bằng công suất và lập biểu đồ phụ tải ngày cho 3 cấp điện áp và hệ thống tự dùng.
- Thiết kế và tối ưu hóa sơ đồ nối điện chính đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện loại 1 ($N-1$).
- Tính toán dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm trọng yếu ($N_1 \to N_6$) theo phương pháp đơn vị tương đối.
- Lựa chọn và kiểm tra ổn định nhiệt, ổn định động toàn bộ khí cụ điện (máy cắt, dao cách ly, thanh dẫn, biến dòng, biến điện áp, kháng điện).
- Thiết kế hệ thống điện tự dùng 2 cấp và phân tích hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.
Phạm vi và giới hạn
- Phạm vi: Phần điện nhà máy nhiệt điện ngưng hơi $3 \times 60\text{ MW}$, cấp điện áp 220/110/10.5 kV, điểm đấu nối lưới điện quốc gia cự ly 97 km qua đường dây kép 220 kV.
- Giới hạn: Tập trung vào thiết kế sơ đồ nối điện, tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện; không đi sâu vào điều khiển nhiệt - cơ khí tua bin và hệ thống xử lý khí thải FGD.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
| Tiêu chí | Phương án nối điện truyền thống (MBA 3 cuộn dây) | Phương án khối độc lập (Generator-Transformer Unit) | Phương án Đề xuất (Kết hợp Khối & Tự ngẫu) |
|---|---|---|---|
| Độ linh hoạt vận hành | Trung bình, phụ thuộc cuộn dây | Thấp, mất khối là mất nguồn | Cao, liên lạc đa chiều 220/110/10.5 kV |
| Hao tổn công suất | Lớn qua 2 cấp biến áp | Nhỏ nhất | Tối ưu, hệ số có lợi $\alpha = 0.5$ |
| Vốn đầu tư ban đầu | Rất cao do dung lượng MBA lớn | Cao do nhiều lộ máy cắt | Thấp hơn 18.5% so với sơ đồ khối hoàn toàn |
| Khả năng khống chế ngắn mạch | Kém ở cấp hạ áp | Tốt ở cấp hạ | Xuất sắc nhờ tích hợp kháng phân đoạn |
Đánh giá yêu cầu theo mô hình MoSCoW
- Must have: Đảm bảo tải đủ $P_{\max} = 180\text{ MW}$; tự dùng hoạt động an toàn khi sự cố 1 tổ máy; bảo vệ ổn định động/nhiệt cho thiết bị.
- Should have: Sử dụng máy biến áp tự ngẫu (MBA TN) liên lạc 220/110 kV để giảm kích thước và tổn hao; sử dụng máy cắt khí $SF_6$.
- Could have: Phân đoạn thanh góp 10.5 kV bằng kháng điện bê tông để hạ dòng ngắn mạch.
- Won't have: Xây dựng trạm kín GIS 220 kV (sử dụng trạm hở AIS để tối ưu chi phí đầu tư ban đầu).
Thiết kế hệ thống
Hệ thống được thiết kế với cấu trúc phân tầng:
- Cấp 220 kV: Hệ thống 2 thanh góp (Double Busbar), đấu nối 1 đường dây kép 97 km về hệ thống điện quốc gia ($S_{HT} = 2800\text{ MVA}$).
- Cấp 110 kV: Hệ thống 2 thanh góp, cung cấp cho phụ tải khu vực qua 1 đường dây kép và 1 đường dây đơn.
- Cấp 10.5 kV: Hệ thống 1 thanh góp có phân đoạn bằng kháng điện $Pba\text{-}10\text{-}4000\text{-}12$, liên kết 2 máy phát $F_1, F_2$ và cuộn hạ áp của 2 MBA tự ngẫu. Tổ máy $F_3$ ghép bộ với MBA 2 cuộn dây $B_3$ lên thanh góp 110 kV.
graph TD
HT[Hệ thống điện 220 kV - S_HT = 2800 MVA] === TG220[Hệ thống Thanh góp 220 kV]
TG220 --- B1[MBA Tự ngẫu B1: ATДЦTH-160 MVA]
TG220 --- B2[MBA Tự ngẫu B2: ATДЦTH-160 MVA]
B1 --- TG110[Hệ thống Thanh góp 110 kV]
B2 --- TG110
B3[MBA Khối B3: TPДЦH-80 MVA] --- TG110
F3[Máy phát F3: TB-60-2 - 75 MVA] --- B3
B1 --- TG10_1[Thanh góp 10.5 kV Phân đoạn 1]
B2 --- TG10_2[Thanh góp 10.5 kV Phân đoạn 2]
F1[Máy phát F1: 75 MVA] --- TG10_1
F2[Máy phát F2: 75 MVA] --- TG10_2
TG10_1 <== Khang[Kháng điện PbA-10-4000-12] ==> TG10_2
TG10_1 --> DP1[Phụ tải địa phương 1]
TG10_2 --> DP2[Phụ tải địa phương 2]
TG10_1 --> TD1[Tự dùng Phân đoạn 1]
TG10_2 --> TD2[Tự dùng Phân đoạn 2]
Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng
- Quy chuẩn tính toán ngắn mạch: Tiêu chuẩn IEC 60909 / Phương pháp đường cong tính toán.
- Tiêu chuẩn thiết bị đóng cắt: IEC 62271-100 (Máy cắt xoay chiều cao thế).
- Thông số máy phát đồng bộ: Loại $TB\text{-}60\text{-}2$ ($S_{đm} = 75\text{ MVA}$, $P_{đm} = 60\text{ MW}$, $U_{đm} = 10.5\text{ kV}$, $\cos\varphi = 0.8$, $I_{đm} = 4.125\text{ kA}$, $X_d'' = 0.146$).
- Máy biến áp tự ngẫu liên lạc $B_1, B_2$: Loại $ATДЦTH\text{-}160/220$ ($S_{đm} = 160\text{ MVA}$, $230/121/11\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 85\text{ kW}$, $\Delta P_N = 380\text{ kW}$, $U_{k(C-T)}% = 11%$, $U_{k(C-H)}% = 32%$, $U_{k(T-H)}% = 20%$).
- Máy biến áp khối $B_3$: Loại $TPДЦH\text{-}80/110$ ($S_{đm} = 80\text{ MVA}$, $115/10.5\text{ kV}$, $\Delta P_0 = 70\text{ kW}$, $\Delta P_N = 310\text{ kW}$, $U_k% = 10.5%$).
Implementation và kết quả
Quy trình tính toán kỹ thuật
[Biểu đồ phụ tải] -> [Cân bằng công suất] -> [Sơ đồ thay thế X*] -> [Dòng ngắn mạch I'', ixk] -> [Chọn khí cụ điện] -> [Kiểm tra ổn định]
1. Thuật toán cân bằng công suất và chọn dung lượng MBA
Hệ số có lợi của MBA tự ngẫu: $$\alpha = \frac{U_C - U_T}{U_C} = \frac{220 - 110}{220} = 0.5$$
Công suất định mức chế tạo cuộn dây: $$S_{B1đm} = S_{B2đm} \ge \frac{S_{Fđm}}{\alpha} = \frac{75}{0.5} = 150\text{ MVA} \longrightarrow \text{Chọn loại } 160\text{ MVA}$$
Công suất truyền tải qua các cuộn dây khi bình thường và sự cố ($N-1$):
- Cuộn cao: $S_C = \frac{1}{2} S_{VHT}$
- Cuộn trung: $S_T = \frac{1}{2} (S_{UT} - S_{B3})$
- Cuộn hạ: $S_H = S_C + S_T$
2. Tính toán ngắn mạch mạng phức tạp (Đơn vị tương đối cơ bản)
Chọn công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, điện áp cơ bản $U_{cb} = U_{tbđm}$.
def calculate_base_current(S_cb_mva, U_cb_kv):
"""Tính dòng điện cơ bản theo hệ đơn vị tương đối"""
import math
return S_cb_mva / (math.sqrt(3) * U_cb_kv)
# Cấp 10.5 kV: I_cb1 = 100 / (sqrt(3) * 10.5) = 5.498 kA (~ 5.5 kA)
# Cấp 115 kV: I_cb2 = 100 / (sqrt(3) * 115) = 0.502 kA
# Cấp 230 kV: I_cb3 = 100 / (sqrt(3) * 230) = 0.251 kA
Điện kháng tương đối của các phần tử:
- Hệ thống: $X_{ht}^* = X_{đm}^* \cdot \frac{S_{cb}}{S_{ht}} = 0.9 \cdot \frac{100}{2800} = 0.032$
- Đường dây kép 220 kV ($L = 97\text{ km}$, $x_0 = 0.4,\Omega/\text{km}$): $X_d^* = \frac{x_0 \cdot L}{2} \cdot \frac{S_{cb}}{U_{cb3}^2} = \frac{0.4 \cdot 97}{2} \cdot \frac{100}{230^2} = 0.037$
- Kháng điện phân đoạn ($X_K% = 12%$, $I_{Kđm} = 4000\text{ A}$): $$X_6^* = \frac{X_K%}{100} \cdot \frac{I_{cb1}}{I_{Kđm}} = \frac{12}{100} \cdot \frac{5.5}{4.0} = 0.165$$
Kết quả tính toán ngắn mạch và kiểm nghiệm khí cụ điện
Bảng tổng hợp dòng điện ngắn mạch tại 6 điểm phân tích ($t = 0\text{s}$):
| Điểm NM | Vị trí sự cố | Nguồn cung cấp | $I''$ (kA) | Dòng xung kích $i_{xk}$ (kA) | Mục đích tính toán |
|---|---|---|---|---|---|
| $N_1$ | Thanh góp cao áp 220 kV | Hệ thống + Nhà máy | 5.435 | 13.835 | Chọn thiết bị phân phối 220 kV |
| $N_2$ | Thanh góp trung áp 110 kV | Hệ thống + Nhà máy | 9.342 | 23.781 | Chọn thiết bị phân phối 110 kV |
| $N_3$ | Hạ áp MBA tự ngẫu ($B_1$ nghỉ) | Hệ thống + Nhà máy | 48.273 | 122.883 | Chọn mạch đầu ra hạ áp MBA TN |
| $N_4$ | Sau kháng điện 10.5 kV | Hệ thống + $F_2, F_3$ | 20.229 | 51.495 | Chọn thiết bị phân đoạn ĐAMP |
| $N_5$ | Cực máy phát $F_1$ | Riêng máy phát $F_1$ | 28.043 | 71.386 | Chọn máy cắt đầu cực máy phát |
| $N_6$ | Phụ tải 10.5 kV & Tự dùng | Toàn nhà máy + HT | 69.805 | 177.695 | Kiểm tra thanh cái & cáp tự dùng |
Lựa chọn và kiểm tra thiết bị đóng cắt
Điều kiện kiểm tra máy cắt:
1. U_đm >= U_mạng
2. I_đm >= I_cưỡng bức (I_cb)
3. I_cắt.đm >= I''
4. i_đđm (ổn định động) >= i_xk
5. I_nhiệt^2 * t_nhiệt (ổn định nhiệt) >= B_N
| Vị trí đặt | Loại thiết bị chọn | Thông số định mức ($U_{đm} / I_{đm} / I_{cắt} / i_{đđm}$) | Thông số tính toán thực tế ($U_{m} / I_{cb} / I'' / i_{xk}$) | Đánh giá |
|---|---|---|---|---|
| Lộ 220 kV | Máy cắt $SF_6$ 3AQ1-245 | $245\text{ kV} / 4000\text{ A} / 40\text{ kA} / 100\text{ kA}$ | $220\text{ kV} / 330\text{ A} / 5.435\text{ kA} / 13.835\text{ kA}$ | Đạt (Dư biên độ 7.3 lần) |
| Lộ 110 kV | Máy cắt $SF_6$ 3AQ1-123 | $123\text{ kV} / 3150\text{ A} / 31.5\text{ kA} / 80\text{ kA}$ | $110\text{ kV} / 413\text{ A} / 9.342\text{ kA} / 23.781\text{ kA}$ | Đạt (Dư biên độ 3.3 lần) |
| Lộ 10.5 kV | Máy cắt $SF_6$ 8FG-10 | $12\text{ kV} / 12500\text{ A} / 80\text{ kA} / 225\text{ kA}$ | $10.5\text{ kV} / 6158\text{ A} / 48.273\text{ kA} / 122.88\text{ kA}$ | Đạt (Chịu dòng ngắn mạch cực đại) |
| Dao cách ly 220kV | 3DP2-245/1250 | $245\text{ kV} / 1250\text{ A} / i_{đđm} = 100\text{ kA}$ | $220\text{ kV} / 330\text{ A} / i_{xk} = 13.835\text{ kA}$ | Đạt |
| Kháng phân đoạn | PbA-10-4000-12 | $10.5\text{ kV} / 4000\text{ A} / X_K% = 12%$ | $10.5\text{ kV} / 3616\text{ A} / I_{cbK} = 3.616\text{ kA}$ | Đạt (Giảm dòng NM 58.1%) |
Đổi mới và đóng góp
1. Tối ưu hóa cấu trúc liên lạc bằng máy biến áp tự ngẫu
Thay vì sử dụng 3 máy biến áp 3 cuộn dây truyền thống công suất $3 \times 125\text{ MVA}$, đề tài ứng dụng 2 máy biến áp tự ngẫu $ATДЦTH\text{-}160\text{ MVA}$ kết hợp 1 MBA khối $TPДЦH\text{-}80\text{ MVA}$. Giải pháp mang lại các cải tiến định lượng:
- Giảm tổn thất điện năng: Tiết kiệm $210\text{ kW}$ tổn hao không tải ($\Delta P_0$) và $430\text{ kW}$ tổn hao ngắn mạch ($\Delta P_N$) toàn trạm.
- Tận dụng công suất truyền tải liên lạc: Cuộn trung áp 110 kV và cuộn cao áp 220 kV trao đổi công suất trực tiếp qua phần cuộn dây chung, đạt hiệu suất biến đổi điện năng lên tới 98.85%.
2. Cấu hình kháng điện phân đoạn khống chế ngắn mạch
Việc bố trí kháng điện bê tông cuộn nhôm $PbA\text{-}10\text{-}4000\text{-}12$ giữa 2 phân đoạn thanh góp 10.5 kV đã giải quyết triệt để bài toán quá dòng:
- Dòng ngắn mạch tại thanh cái giảm từ $48.273\text{ kA}$ xuống $20.229\text{ kA}$ (giảm 58.1%).
- Cho phép lựa chọn máy cắt và dao cách ly phân đoạn có cấp dòng định mức thông dụng, tiết kiệm hơn 3.2 tỷ VNĐ chi phí mua sắm thiết bị đóng cắt cao cấp.
Dòng ngắn mạch không có kháng: [============================== 48.27 kA]
Dòng ngắn mạch có kháng phân đoạn: [============ 20.23 kA] (Giảm 58.1%)
Ứng dụng thực tế và triển khai
Phân tích Kinh tế - Tài chính
Tổng vốn đầu tư thiết bị chính và phân phối ($V$): $$V = V_B + V_{TBPP}$$
- Chi phí máy biến áp ($V_B$):
- 2 MBA tự ngẫu $ATДЦTH\text{-}160$: $2 \times 12.0\text{ tỷ} = 24.0\text{ tỷ VNĐ}$ (kèm hệ số vận chuyển/lắp đặt $k_B = 1.4$).
- 1 MBA 2 cuộn dây $TPДЦH\text{-}80$: $1.5 \times 1.97\text{ tỷ} = 2.96\text{ tỷ VNĐ}$.
- Tổng $V_B = 26.96\text{ tỷ VNĐ}$.
- Chi phí thiết bị phân phối ($V_{TBPP}$):
- Cấp 220 kV (5 lộ máy cắt $SF_6$): $5.625\text{ tỷ VNĐ}$.
- Cấp 110 kV (7 lộ máy cắt $SF_6$): $4.725\text{ tỷ VNĐ}$.
- Cấp 10.5 kV (5 lộ máy cắt $SF_6$): $2.250\text{ tỷ VNĐ}$.
- Tổng $V_{TBPP} = 12.60\text{ tỷ VNĐ}$.
$$\Rightarrow V_{\text{Tổng}} = 26.96 + 12.60 = 39.56\text{ tỷ VNĐ}$$
Chi phí tính toán quy đổi hàng năm ($Z$ với hệ số hiệu quả kinh tế tiêu chuẩn $a_{đm} = 0.15$): $$Z = a_{đm} \cdot V + P_{vh} = 0.15 \cdot 39.56 + 2.532 = 8.466\text{ tỷ VNĐ/năm}$$ (Phương án 1 tiết kiệm hơn 1.42 tỷ VNĐ/năm so với Phương án 2 nhờ giảm dung lượng dự phòng và tổn thất điện năng).
Lộ trình triển khai dự án (Implementation Roadmap)
| Giai đoạn | Thời gian | Nội dung công việc trọng tâm | Sản phẩm đầu ra |
|---|---|---|---|
| Phase 1 | Tháng 1 - 3 | Khảo sát phụ tải, đo đạc địa chất nền móng trạm, tính toán cân bằng công suất. | Hồ sơ khảo sát & Báo cáo phụ tải |
| Phase 2 | Tháng 4 - 7 | Thiết kế kỹ thuật, lập sơ đồ nguyên lý 220/110/10.5 kV, tính toán ngắn mạch. | Bản vẽ kỹ thuật & Thuyết minh |
| Phase 3 | Tháng 8 - 12 | Đấu thầu mua sắm máy biến áp, máy cắt $SF_6$, kháng điện và phụ kiện trạm. | Hợp đồng cung cấp thiết bị |
| Phase 4 | Tháng 13 - 18 | Thi công móng máy, lắp đặt MBA, kéo rải thanh dẫn cứng/mềm, đấu nối nhị thứ. | Hoàn thành lắp đặt cơ - điện |
| Phase 5 | Tháng 19 - 21 | Thí nghiệm hiệu chỉnh, thử nghiệm đóng điện không tải, hòa đồng bộ lưới điện. | Biên bản nghiệm thu COD |
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Liên kết điện từ của MBA tự ngẫu: Sự cố quá điện áp khí quyển ở phía 220 kV có thể truyền trực tiếp sang phía 110 kV qua cảm ứng và điện dung, đòi hỏi hệ thống chống sét van ZnO ($MOA$) phải được bố trí nghiêm ngặt tại cả 2 đầu cực.
- Kháng điện tỏa nhiệt lớn: Kháng điện bê tông $PbA\text{-}10$ tiêu hao công suất tác dụng dưới dòng định mức $4000\text{ A}$ liên tục, yêu cầu buồng đặt kháng phải có thông gió cưỡng bức chống quá nhiệt mùa hè.
Hướng phát triển mở rộng
- Chuyển đổi trạm biến áp số (Digital Substation): Ứng dụng giao thức truyền thông IEC 61850, thay thế cáp đồng nhị thứ bằng cáp quang với khối sáp nhập tín hiệu (Merging Unit).
- Tích hợp hệ thống SCADA/DCS: Tự động hóa giám sát nhiệt độ dầu, phân tích khí hòa tan (DGA) trực tuyến cho MBA $ATДЦTH\text{-}160$ để chuyển từ bảo dưỡng định kỳ sang bảo dưỡng dự đoán (Predictive Maintenance).
Đối tượng hưởng lợi
+-------------------------------------------------------------------------+
| ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI |
+-------------------------------------------------------------------------+
| | |
v v v
+------------------+ +------------------+ +-----------------+
| Sinh viên & GV | | Kỹ sư thiết kế | | Đơn vị vận hành |
| Tài liệu chuẩn | | Template mẫu | | Giảm chi phí |
| IEC 60909 | | tính ngắn mạch | | vận hành 1.42 tỷ|
+------------------+ +------------------+ +-----------------+
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện/Hệ thống điện: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực với đầy đủ các bước tính toán công suất, lập sơ đồ thay thế phức tạp, tra cứu đường cong tính toán ngắn mạch và chọn khí cụ điện thực tế.
- Kỹ sư tư vấn thiết kế: Khung tính toán có thể tái sử dụng trực tiếp cho các dự án thiết kế trạm biến áp trung gian 220/110 kV và nhà máy nhiệt điện đốt than quy mô từ 100 MW – 300 MW.
- Doanh nghiệp & Đơn vị vận hành (EVN / GENCO): Mô hình kinh tế - kỹ thuật chứng minh tính khả thi của việc phối hợp MBA tự ngẫu và MBA khối, giúp tiết kiệm hàng tỷ đồng vốn đầu tư ban đầu và giảm thiểu rủi ro sự cố lan tầng.
Câu hỏi thường gặp
1. Điều kiện tiên quyết về kỹ thuật để triển khai sơ đồ nối điện dùng MBA tự ngẫu là gì?
Hệ thống điện ở cả hai cấp điện áp cao áp (220 kV) và trung áp (110 kV) bắt buộc phải có trung tính nối đất trực tiếp hiệu quả (hệ số nối đất $k_{đ} \le 0.8$). Điều này nhằm đảm bảo khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, điện áp trên các pha không sự cố không vượt quá điện áp dây định mức, tránh phá hỏng cách điện của MBA tự ngẫu.
2. Tại sao không chọn sơ đồ 1 khối chung cho cả 3 máy phát lên cấp 220 kV?
Nếu ghép cả 3 tổ máy lên cấp 220 kV rồi dùng trạm hạ áp xuống 110 kV và 10.5 kV, toàn bộ công suất cấp cho phụ tải địa phương (47.6 MVA) và trung áp (67.4 MVA) phải chịu tổn thất biến áp 2 lần ($10.5 \to 220 \to 110\text{ kV}$). Sơ đồ đề xuất đưa thẳng $F_3$ lên 110 kV và $F_1, F_2$ vào thanh cái 10.5 kV giúp tối ưu đường truyền công suất ngắn nhất, giảm $38%$ tổn thất điện năng.
3. Phương pháp nào được sử dụng để kiểm tra ổn định nhiệt của thanh dẫn khi có ngắn mạch?
Ổn định nhiệt được kiểm tra dựa trên điều kiện tích phân nhiệt của dòng ngắn mạch (xung lượng nhiệt $B_N$) không vượt quá khả năng chịu nhiệt của kim loại: $$S_{thanh_dẫn} \ge \frac{\sqrt{B_N}}{C}$$ Trong đó $C$ là hệ số nhiệt của vật liệu (với thanh nhôm $C = 87$, đồng $C = 171$), $B_N = I_{\infty}^2 \cdot (t_{cắt} + T_a)$.
4. Kháng điện $PbA\text{-}10\text{-}4000\text{-}12$ hoạt động như thế nào trong chế độ vận hành bình thường và sự cố?
Ở chế độ bình thường, dòng qua kháng điện nhỏ nên sụt áp trên kháng chỉ chiếm từ $1.5% - 2.5% U_{đm}$. Khi xảy ra sự cố ngắn mạch ở một phân đoạn thanh cái, điện kháng $X_K = 12%$ tạo ra một trở kháng lớn đột biến cản trở dòng ngắn mạch từ phân đoạn bên cạnh đổ dồn sang, giữ điện áp dư trên phân đoạn lành lặn ở mức an toàn ($> 70% U_{đm}$).
5. Dự án xử lý bài toán nguồn cấp điện tự dùng khi nhà máy gặp sự cố rã lưới (Black Start) như thế nào?
Nhà máy được trang bị 2 nguồn tự dùng cấp 1 lấy từ hạ áp máy phát và 1 nguồn dự phòng liên lạc lấy từ lưới 110 kV bên ngoài qua MBA tự dùng dự phòng. Đồng thời, hệ thống ắc quy 220 VDC và máy phát Diesel khẩn cấp 1500 kVA tự động khởi động trong 15 giây để cấp điện cho hệ thống bôi trơn trục tuabin và điều khiển bảo vệ khi mất toàn bộ nguồn xoay chiều.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy nhiệt điện Hải Phòng" đã giải quyết toàn diện bài toán kỹ thuật cung cấp điện phức tạp cho cụm nguồn - tải quy mô 180 MW. Thông qua các tính toán chi tiết từ cân bằng công suất, giải tích mạch ngắn mạch phức hợp đến kiểm nghiệm cơ nhiệt khí cụ điện, phương án tối ưu (kết hợp 2 MBA tự ngẫu liên lạc 160 MVA, 1 MBA khối 80 MVA và thanh cái phân đoạn có kháng điện) đã chứng minh được tính vượt trội về độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn vận hành và hiệu quả kinh tế. Đây là công trình nghiên cứu ứng dụng có hàm lượng kỹ thuật cao, đáp ứng đầy đủ các quy phạm trang bị điện hiện hành của Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế IEC.